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    6．为锻炼身体，小东利用所学的物理知识设计了一个用电流表显示拉力大小的电子拉力计，图1是其原理图．弹簧右端和金属滑片P固定在一起，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值Rab=80Ω，定值电阻R0=20Ω，电源两端电压U=2.0V恒定不变，电流表的量程为0～0.1A．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x与所受拉力F间的关系如图2所示，弹簧的电阻及P与Rab的摩擦均不计，且P与电阻丝之间始终接触良好．

    （1）小东在电路中连入R0的目的是什么？
    （2）小东欲将电流表的表盘改为拉力计的表盘，当不拉拉环时，拉力计表盘上拉力的零刻度应标在电流表表盘的何处？
    （3）通过计算说明，电流表表盘的0.1A处应标的拉力数值是多少？

    分析 （1）由电路图可知，如果没有R0，当拉力过大使ab电阻丝接入电路的电阻过小，电路中电流过大可能烧坏电流表；
    （2）当拉环不受拉力时，ab接入电路的电阻丝最长，且与定值电阻串联，根据串联电路电阻特点和欧姆定律求出电流表的示数即为拉力计表盘上拉力的零刻度；
    （3）根据欧姆定律求出电流表的示数为0.1A时电路中的总电阻，根据电阻的串联求出电阻丝接入电路中的阻值，进一步求出弹簧的伸长长度，根据图象读出对应的拉力．

    解答 解：（1）电路中连入R0的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到Rab的最右端时电流表被烧坏；
    （2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，R0与Rab串联，电流表测电路中的电流，
    因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
    所以，R总=R0+Rab=20Ω+80Ω=100Ω，
    则电路中的电流：
    I=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{2V}{100Ω}$=0.02A，
    即拉力计表盘上拉力的零刻度应标在电流表表盘0.02A处；
    （3）当电流表的示数为0.1A时，由I=$\frac{U}{R}$得：
    电路中的总电阻R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω，
    则此时电阻丝接入电路中的阻值：
    Rab′=R-R0=20Ω-20Ω=0Ω，
    则此时弹簧的伸长量△L=L=5cm，
    由图乙可知，电流表表盘的0.1A处应标的拉力数值是250N．
    答：（1）电路中连入R0的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到Rab的最右端时电流表被烧坏；
    （2）当不拉拉环时，拉力计表盘上拉力的零刻度应标在电流表表盘的0.02A处；
    （3）电流表表盘的0.1A处应标的拉力数值是250N．

    点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的灵活应用，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．

    练习册系列答案
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