小强同学利用学过的物理知识设计了一个电子拉力计,图甲是其原理图.硬质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).定值电阻R0=5Ω,ab是

发布时间:2020-07-29 14:25:11

小强同学利用学过的物理知识设计了一个电子拉力计,图甲是其原理图.硬质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).定值电阻R0=5Ω,ab是一根长为5cm的均匀电阻丝(电阻值与长度成正比),其阻值R1=25Ω,电源电压U=3V,电流表的量程为O-O.6A.小强的同桌提出了下列两个问题:
(1)为什么要在电路中接入R0?
(2)当拉环不受拉力时,滑片P处于a端,闭合开关S后电流表的读数是多少A?
小强的回答如下:
答:(1)其实R0可有可无,我只是觉得接入R0更好玩;(a)
(2)当拉环不受拉力时,闭合开关S后,根据欧姆定律,可计算得电流表的读数为:
I===0.6A(b)
你认为小强的回答和计算都正确吗?若都正确请说明理由,若有错请指出并更正.
之后小强也向同桌提出了一个问题:
(3)我使用的弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示.请你计算一下,要使开关S闭合后,电流表指针指在O.3A处,作用在拉环上水平向右的拉力应是多大?

请你先判断小强的回答,再回答小强提出的问题.

网友回答

解:(1)小强的回答不正确.电路中必须接入R0,其目的是保护电流表.
(2)当拉环不受拉力时,滑片P处于a端,闭合开关S后电流表的读数应为
?I===0.1A.
(3)当电流表读数为O.3A时,根据欧姆定律,可得R0两端的电压为
U0=I1R0=0.3A×5Ω=1.5V,
则R1两端的电压为:U1=U-U0=3V-1.5V=1.5V,
故R1接入电路部分的电阻R1′===5Ω,
因电阻丝的电阻值与长度成正比,故可知弹簧被拉长的长度为
△L=×(R1-R1′)=×20Ω=4cm,
对照图乙,可知作用在拉环上的水平向右的拉力为F=400N.

解析分析:(1)由电路图可知,如果没有R0,当拉力过大使ab电阻丝接入电路的电阻过小,电路中电流过大可能烧坏电流表.(2)当拉环不受拉力时,ab接入电路的电阻丝最长,且与定值电阻串联,根据串联电路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R0两端的电压,根据串联电路电压特点求出R1两端的电压,再根据欧姆定律求出R1接入电路部分的电阻,由电阻丝的电阻值与长度成正比,可知弹簧被拉长的长度,对照图乙,可知作用在拉环上的水平向右拉力的大小.

点评:能否通过图甲准确判断定值电阻R0与可变电阻Rab的电路关系,了解滑片在不同位置时电路所处的状态,并转化成拉力所对应的示数是本题的解题关键.
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