Question

【題目】小平同學(xué)愛(ài)好鍛煉身體，在學(xué)�？萍紕�(chuàng)新大賽中，他利用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)（通過(guò)儀表讀數(shù)顯示拉力的大�。�，圖甲是原理圖，硬質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計(jì)，P與R1間的摩擦不計(jì)）。定值電阻R0是10，ab是一根長(zhǎng)度為10cm的均勻電阻絲，阻值R1是20，電源電壓U是3V，電壓表的量程為0~3V。

(1)作用在拉環(huán)上拉力的大小可以通過(guò)電壓表示數(shù)的大小來(lái)反映，當(dāng)作用在拉環(huán)上的力增大時(shí)，電壓表的示數(shù)將________（選填“增大”“減小”或“不變”）；

(2)當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，滑片P處于a端，閉合開(kāi)關(guān)后電壓表的讀數(shù)為________V；

(3)已知該彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度與所受的拉力F間的關(guān)系如圖乙所示，通過(guò)計(jì)算，說(shuō)明開(kāi)關(guān)S閉合后，當(dāng)電壓表指針指在2V處，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為__________。

Answer 1

【答案】增大 1 375N

【解析】

(1)[1]分析電路圖可知，電阻R1和R0是串聯(lián)的，電壓表測(cè)的是R0兩端的電壓，當(dāng)作用在拉環(huán)上的力增大時(shí)，滑片向右移動(dòng)，R1的電阻變小，導(dǎo)致電路的總電阻變小，總電壓是電源電壓不變，根據(jù)公式可得電路中的電流變大，對(duì)于R0其阻值不變，電流變大，根據(jù)公式得，R0兩端的電壓變大，即電壓表示數(shù)變大。

(2)[2]當(dāng)拉環(huán)在a端時(shí)，R1接入電路的電阻最大為20 ，此時(shí)電路中的電流為

R0兩端的電壓為

則電壓表示數(shù)為1V。

(3)[3]當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，R0兩端的電壓為2V，此時(shí)電路中的電流為

此時(shí)，R1兩端的電壓為

此時(shí)R1接入電路的電阻為

所以，此時(shí)接入電路的長(zhǎng)度為

此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為

根據(jù)乙圖可知，彈簧的伸長(zhǎng)量與彈簧所受的拉力成正比，根據(jù)圖當(dāng)拉力為500N時(shí)彈簧伸長(zhǎng)10cm，所以當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)7.5cm時(shí)所受的拉力F為

即此時(shí)拉環(huán)上水平向右的拉力為375N。