为锻炼身体,小刚利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图甲是其原理图.硬质弹簧上端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R接触良好且摩擦不计).定值电阻R0=

发布时间:2020-07-29 19:36:36

为锻炼身体,小刚利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图甲是其原理图.硬质弹簧上端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R接触良好且摩擦不计).定值电阻R0=5?,R是一根长为5cm的均匀电阻线(阻值跟长度成正比),其最大阻值为25?,电源电压为3V,电压表的量程为0~3V,当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于b端.已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F问的关系如图乙所示.
求:
(1)小刚要把电压表的表盘改为拉力计的表盘,当不拉拉环时,拉力计表盘上的零刻度?应标在电压表表盘的多少伏处?
(2)闭合开关,当电压表的指针指在1.5V时,电阻线接人电路中的电阻值为多少欧?此时,作用在拉环上竖直向上的拉力为多少牛?

网友回答

解:(1)∵当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于b端,电阻R全连入,

U0=IR0=0.1A×5Ω=0.5V
即拉力计表盘上的零刻度?应标在电压表表盘的0.5V处;
(2)当电压表的示数U0′=1.5V时,

所以电阻线连入电路的电阻值:

因为弹簧的伸长量:

由弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系图可知:
F=400N;
答:(1)当不拉拉环时,拉力计表盘上的零刻度?应标在电压表表盘的0.5V处;
(2)闭合开关,当电压表的指针指在1.5V时,电阻线接人电路中的电阻值为5Ω,此时,作用在拉环上竖直向上的拉力为400N
解析分析:(1)当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于b端,滑动变阻器的电阻全连入,知道电源电压和两电阻的阻值,利用欧姆定律可以求电路中的电流和R0两端的电压,即拉力计表盘上的零刻度应标在电压表表盘的多少伏处;(2)闭合开关,当电压表的指针指在1.5V时,利用串联电路的分压关系,求出滑动变阻器连入的电阻,求出弹簧的伸长量,再由弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系图,找出拉力的大小.

点评:解此类题要弄清两种情况下,滑动变阻器连入的电阻值,分别利用欧姆定律和串联电路的分压关系求解;会从弹簧伸长的长度△L与所受拉力F问的关系图上找压力.
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