Question

為鍛煉身體，小安利用所學物理知識設計了一個用電流表顯示拉力大小的電子拉力計，圖甲是原理圖．彈簧右端和金屬滑片P固定在一起，ab是一根長為5cm的均勻電阻絲，阻值R_ab=25Ω，定值電阻R₀=5Ω，電源兩端電壓U=3.0V恒定不變，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．已知該彈簧伸長的長度△L與所受拉力F間的關系如圖乙所示，彈簧的電阻及P與R_ab間的摩擦均不計，且P與電阻絲之間始終接觸良好．

（1）小安在電路中連入R₀的目的是什么？

（2）小安欲將電流表的表盤改為拉力計的表盤，當不拉拉環時，拉力計表盤上拉力的零刻度應標在電流表表盤的何處？

（3）通過計算說明，電流表表盤的0.6A處應標的拉力數值是多少？

Answer 1

 解：（1）電路中連入R₀的目的是對電流表起保護作用，防止當P移動到R_ab的最右端時電流表被燒壞；

（2）當拉環不受拉力時，滑片P處于a端，R0與Rab串聯，電流表測電路中的電流，

因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，電路中的電流：

I===0.1A，

即拉力計表盤上拉力的零刻度應標在電流表表盤0.1A處；

（3）當電流表的示數為0.6A時，電路中的總電阻：

R===5Ω，

則此時電阻絲接入電路中的阻值：

R_ab′=R﹣R₀=5Ω﹣5Ω=0Ω，

則此時彈簧的伸長量△L=5cm，

由圖乙可知，電流表表盤的0.6A處應標的拉力數值是250N．

答：（1）電路中連入R₀的目的是對電流表起保護作用，防止當P移動到R_ab的最右端時電流表被燒壞；

（2）當不拉拉環時，拉力計表盤上拉力的零刻度應標在電流表表盤的0.1A處；

（3）電流表表盤的0.6A處應標的拉力數值是250N．