Question

【題目】小李同學嘗試用電壓表量度彈簧的拉力。他設計了如圖所示的實驗裝置，其中MN是一條長20cm、電阻為20Ω的均勻電阻絲。電阻不計的金屬彈簧下端與滑動接觸頭P相連，上端連有接線柱。將電阻絲固定在豎直位置，當彈簧被拉長時，P可沿MN自由的滑動。直流電源的電動勢為4.5V，內阻可忽略。將電阻箱的阻值設定為40Ω，當拉力為零時，P剛好觸及到電阻絲的端點M，此時讓接入的電壓表讀數為零。

（1）為達到實驗目的，請你幫他完成實物連線圖（導線要接在接線柱上）；

（2）當P觸及到端點N時，電壓表的讀數為______V；

（3）已知該彈簧的伸長量x與拉力F關系圖線如圖所示，則彈簧拉力F與電壓表讀數U的關系式為_____。

Answer 1

【答案】 1.50（1.5也給分）

【解析】（1）直流電源的電動勢為4.5V，所以電壓表選3V檔，電路如圖所示：

（2）當P觸及到端點N時，接入的電阻為20Ω，電壓表的讀數為：

（3）由圖可知：F=200x，電壓為：，聯立可得：.