为锻炼身体,小刚利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图甲是其原理图.硬质弹簧上端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不
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解题思路:(1)当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于b端,滑动变阻器的电阻全连入,知道电源电压和两电阻的阻值,利用欧姆定律可以求电路中的电流和R0两端的电压,即拉力计表盘上的零刻度应标在电压表表盘的多少伏处;

(2)闭合开关,当电压表的指针指在1.5V时,利用串联电路的分压关系,求出滑动变阻器连入的电阻,求出弹簧的伸长量,再由弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系图,找出拉力的大小.

(1)∵当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于b端,电阻R全连入,

∴I=

U

R0+R=

3V

5Ω+25Ω=0.1A

U0=IR0=0.1A×5Ω=0.5V

即拉力计表盘上的零刻度 应标在电压表表盘的0.5V处;

(2)当电压表的示数U0′=1.5V时,

I′=

U′0

R0=

1.5V

5Ω=0.3A

所以电阻线连入电路的电阻值:

R′ =

U−U′0

I′=

3V−1.5V

0.3A=5Ω

因为弹簧的伸长量:

△L=5cm−

25Ω×5cm=4cm

由弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系图可知:

F=400N;

答:(1)当不拉拉环时,拉力计表盘上的零刻度 应标在电压表表盘的0.5V处;

(2)闭合开关,当电压表的指针指在1.5V时,电阻线接入电路中的电阻值为5Ω,此时,作用在拉环上竖直向上的拉力为400N

点评:

本题考点: 欧姆定律的应用;串联电路的电压规律.

考点点评: 解此类题要弄清两种情况下,滑动变阻器连入的电阻值,分别利用欧姆定律和串联电路的分压关系求解;会从弹簧伸长的长度△L与所受拉力F问的关系图上找压力.

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