Question

某課題小組的同學設計了一種簡易的電子拉力計，如圖所示是其原理圖，放在水平地面上的物體A通過硬質彈簧與拉環相連．彈簧上端和金屬滑片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的質量為10kg，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、當不拉拉環時，金屬滑片P剛好處于a端．己知該彈簧伸長的長度△l與所受豎直向上的拉力F間的關系如圖所示，取g=10N/kg．問：

（1）電流表中的示數隨著拉力的增大而________（選填“增大”或“減小”）
（2）若將電流表的表盤改為拉力計的表盤，則該表盤的零刻度所對應的電流值是________A；拉力計的滿刻度是________N；
（3）能否將物體拉離地面？答：________（選填“能”或“不能”），理由是________

Answer 1

解：（1）拉力增大時，連入的電阻減小，使得電路中的電流增大
（2）當不拉拉環時，R₂=24?，由歐姆定律知，電路中電流

故拉力計的零刻度應標在電流表表盤上示數為0.2A處；
閉合開關，拉動拉環，當電流表示數為0.6A時，由歐姆定律得
總電阻R′=10?
R₂接入電路的電阻R_2′=R′-R₁=10?-6?=4?
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，拉環上拉力最大．
R₂′=4?，又R₂的阻值與長度成正比，故此時連入電路中的電阻線長度為l=1 cm，
則彈簧伸長的長度△l=l₀-l=6cm-1cm=5cm
據乙圖知，此時拉環拉力最大為F_大=75N
（3）G=mg=10kg×10N/kg=100N，因為拉力100N已超出拉力計的測量范圍，所以不能將物體拉離地面
故答案為：（1）增大；（2）0.2，75；（3）不能，因為拉力100N已超出拉力計的測量范圍
分析：（1）結合滑動變阻器的變阻原理分析；
（2）當不拉拉環時，金屬滑片P剛好處于a端，利用歐姆定律求對應的電流值，
拉力計滿刻度時是電路中電流最大0.6A時，利用歐姆定律計算，并借助乙圖分析．
點評：用好電流表的表盤就是拉力計的表盤，拉力最大時，即電流最大時；會從圖象的出需要的信息