Question

科技小組的同學設(shè)計了一種簡易的電子拉力計，圖甲是其原理圖．彈簧的一端固定水平地面上，另一端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計，P與R₂接觸良好且不計摩擦）．已知物體A的質(zhì)量為100kg，定值電阻R₁= 6Ω，R₂是一根長為6cm的均勻電阻線（阻值與其長度成正比），其最大阻值為24Ω，電源電壓為6V，電流表的量程為0~0.6A．當不拉拉環(huán)是時，金屬滑片P剛好處于a端．已知該彈簧伸長的長度△l與所受豎直向上的拉力F間的關(guān)系如圖乙所示，問：

⑴要把電流表的表盤改為拉力計的表盤，則拉力計表盤的零刻度應(yīng)標在電流表表盤的何處？

⑵閉合開關(guān)，當電流表示數(shù)為0.6A時，R₂接入電路中的電阻為多少？

⑶在保證電路安全的條件下，拉環(huán)拉力的最大值為多大？

 

Answer 1

【答案】

⑴0.2A處⑵4Ω⑶750N

【解析】⑴當不拉拉環(huán)時，R₂= 24Ω，（1分）

由歐姆定律知，電路中電流

I = =0.2A（1分）

故拉力計的零刻度應(yīng)標在電流表表盤上示數(shù)為0.2A處．（1分）

⑵閉合開關(guān)，拉動拉環(huán)，當電流表示數(shù)為0.6A時，由歐姆定律得

總電阻R＇= =10Ω（2分）

R₂接入電路的電阻R₂＇=R＇―R₁=10Ω―6Ω=4Ω（1分）

⑶由題意要保證電路的安全，

則電路中最大電流不能超過0.6A，當電流為0.6A時，拉環(huán)上拉力最大．（1分）

由第⑵問知R₂＇=4Ω，又R₂的阻值與長成正比，

故此時連入電路中的電阻線長度為l=1cm，

則彈簧伸長的長度△l=l₀―l= 6cm―1cm=5cm（1分）

據(jù)乙圖知，此時拉環(huán)拉力最大為F_max=750N（1分）