Question

3．小鵬同學利用學過的物理知識設計了一個拉力計，圖甲是其原理圖，硬質彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計，P與R₁間的摩擦不計），定值電阻R₀=5Ω，ab是一根長5cm的均勻電阻絲，其阻值為R₁=25Ω，電源電壓U=6V．閉合開關后，當拉環(huán)不受力時，滑片處于a端，電流表的讀數(shù)是0.2A；當電流表指針指在0.3A處時，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力是200N．

Answer 1

分析 （1）當拉環(huán)不受力時，滑片處于a端，R₁的最大阻值和R₀串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流；
（2）根據(jù)歐姆定律求出當電流表指針指在0.3A處時電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R₁接入電路中的電阻，進一步滑片P左端部分的電阻，然后求出彈簧的伸長量，根據(jù)圖象得出作用在拉環(huán)上水平向右的拉力．

解答 解：（1）當拉環(huán)不受力時，滑片處于a端，R₁的最大阻值和R₀串聯(lián)，電流表測電路中的電流，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中電流表的示數(shù)：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{6V}{5Ω+25Ω}$=0.2A；
（2）當電流表指針指在0.3A處時，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
則R₁接入電路中的電阻：
R₁′=R-R₀=20Ω-5Ω=15Ω，
滑片P左端部分的電阻：
R_P=R₁-R₁′=25Ω-15Ω=10Ω，
則彈簧的伸長量：
△L=$\frac{10Ω}{25Ω}$×5cm=2cm，
由圖象可知，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為200N．
故答案為：0.2；200．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應用，分清彈簧的伸長量和R₁阻值的對應關系是解題的關鍵．