Question

为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，图甲是原理图．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R_l间的摩擦不计）．定值电阻R=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值只R_ab=25Ω，电源电压U=3.0V，电流表的量程为0～0.6A，当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端．已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示．

（1）小明在电路中连入R的目的是 ______．
（2）小明将电流表的表盘改为拉力计的表盘，当不拉拉环时，拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的 ______A处．
（3）通过计算说明，电流表表盘的0.6 A处应标多少牛？

Answer 1

【答案】分析：由图可知定值电阻R与可变电阻R_ab组成串联电路，当滑片P在a端时R_ab=25Ω，电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，弹簧没有伸长，处于不受拉力状态．当滑片P在b端时R_ab=0Ω，此时电路中的电阻最小，电流最大，弹簧伸长最长，处于受拉力最大状态．
解答：解：（1）由图可知定值电阻R与可变电阻R_ab组成串联电路，当滑片P在b端时R_ab=0Ω，如果没有定值电阻R将会造成电源短路，因此小明在电路中连入R的目的是防止电流过大而烧坏电流表（或保护电路）．
（2）如图所示，当不拉拉环时R_ab=25Ω，定值电阻R=5Ω，定值电阻R与可变电阻R_ab组成串联电路，电源电压U=3.0V，电流表的示数为：
R=R+R_ab=5Ω+25Ω=30Ω，

所以拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的0.1A处．
（3）电流表表盘示数为0.6 A处，电路中电阻R_ab=0Ω，弹簧伸长5cm，由图乙可知此时拉力的大小为500N.
故应标为500N．
故答案为：（1）防止电流过大而烧坏电流表（或保护电路）
（2）0.1
（3）500N
点评：能否通过图甲准确判断定值电阻R与可变电阻R_ab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．