Question

為了鍛煉身體，小莉設計了一個電子拉力計，試圖用電壓表的示數表示出拉力的大小，原理如圖（甲）所示。其中，電源電壓U=12V；電壓表的量程為3V；R₀=10Ω；R₁是一根均勻電阻線（電阻值與長度成正比），總長為10cm，總電阻為50Ω；彈簧右端固定金屬片P，并連接拉環，P與R₁的左端拉觸，當拉環受到拉力作用時，彈簧伸長并帶動P在R₁上滑動，彈簧伸長的長度△L與所受拉力F的關系如圖（乙）所示，彈簧能承受足夠大拉力，其電阻值不計。
（1）該電子拉力計能測量的最大拉力是多少？
（2）為了使電子拉力計能測量的最大拉力達到600N，在保持其它元件不變的情況下，R₀應改用多大阻值的電阻？

Answer 1

解：
（1）電路中的電流：
當電壓表的示數為最大值時：
滑片P滑過的電阻線的阻值為：
電阻線的阻值與長度的比值：
滑片P滑過的長度，即彈簧伸長的長度：
由乙圖可知當時，F=300N，即為電子拉力計最大測量值；
（2）拉力為600N時，由乙圖可知
則滑片P滑過的電阻線的電阻：
此時電壓表示數為最大值
則電路中的電流為：
由
解得：。