图甲是一个拉力计的原理图,硬质金属弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),R0是定值电阻,ab是一根长4cm的均匀电阻丝,其阻值为40

发布时间:2020-08-08 05:26:08

图甲是一个拉力计的原理图,硬质金属弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),R0是定值电阻,ab是一根长4cm的均匀电阻丝,其阻值为40Ω,电源电压U=6V,电流表的量程0~0.6A.请回答:
(1)为保护电流表,R0的阻值至少为______Ω.
(2)若R0=20Ω,当拉环不受力时,滑片处于a端,闭合开关S后电流表的读数是多少?
(3)若R0=20Ω,已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示,通过计算说明,开关S闭合后,当电流表指针指在0.2A处时,作用在拉环上水平向右的拉力是多大?

网友回答

解:(1)由电流表的量程可知电路中的最大电流Imax=0.6A,当电阻丝接入电路中的电阻为0时,R0的阻值最小,
根据欧姆定律可得,R0的最小值:
R0min===10Ω;
(2)R0=20Ω,当拉环不受力时,R0与R1的最大阻值串联,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴根据欧姆定律可得,电路中的电流:
I1===0.1A;
(2)当电流表指针指在0.2A处时,电路中的总电阻:
R===30Ω,
电阻丝接入电路的电阻:
R1′=R-R0=30Ω-20Ω=10Ω,
R1连入电路中的长度为1cm,
滑片向右移动的距离△L=4cm-1cm=3cm,
由图乙知,作用在拉环上的力F=300N.
答:(1)10;
(2)若R0=20Ω,当拉环不受力时,滑片处于a端,闭合开关S后电流表的读数是0.1A;
(3)当电流表指针指在0.2A处时,作用在拉环上水平向右的拉力是300N.
解析分析:(1)根据电流表的量程可知电路中的最大电流,当电阻丝接入电路中的电阻为0时,R0的阻值最小,根据欧姆定律求出最小值;
(2)当拉环不受力时,R0与R1的最大阻值串联,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电流表的示数;
(3)根据欧姆定律求出电路中的总电阻,再根据电阻的串联求出此时电阻丝接入电路的电阻的阻值,根据题意求出连入电路中的电阻线长度,求出弹簧的伸长量,再由乙图得出拉力大小.

点评:理解由于滑片的移动,当连入电阻最小时,电流表的示数最大;当连入电阻最大时,电流表的示数最小,会在不同状态下利用欧姆定律是关键.
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