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為鍛煉身體,小剛利用所學物理知識設計了一個電子拉力計,如圖甲是其原理圖。硬質彈簧上端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計,P與R接觸良好且摩擦不計)。定值電阻R0=5Ώ,R是一根長為5的均勻電阻線(阻值跟長度成正比),其最大阻值為25Ώ,電源電壓為3V,電壓表的量程為0~3V,當不拉拉環(huán)時,金屬滑片P剛好處于b端。已知該彈簧伸長的長度ΔL與所受拉力F問的關系如圖乙所示。求:

(1)小剛要把電壓表的表盤改為拉力計的表盤,當不拉拉環(huán)時,拉力計表盤上的零刻度 應標在電壓表表盤的多少伏處?

(2)閉合開關,當電壓表的指針指在1.5V時,電阻線接人電路中的電阻值為多少歐?此時,作用在拉環(huán)上豎直向上的拉力為多少牛?

(1)因為不拉拉環(huán)時,電阻線接入電路的阻值R1=25Ω,

由歐姆定律得I1==0.1A

所以有U0=I1R0=0.1A×5Ω=0.5V

即拉力計表盤上的零刻度應標在電壓表表盤的0.5V處。

(2)當電壓表的示數U0’=1.5V時,由歐姆定律得I2=U0’/R0=1.5V/5Ω=0.3A

所以電阻線接入電路的阻值R2=(U―U0’)/I2=(3V―1.5V)/0.3A=5Ω

因為彈簧伸長量ΔL=5cm―×5cm=4cm

所以查圖可右,此時拉力F=400N。

練習冊系列答案
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求:
(1)小剛要把電壓表的表盤改為拉力計的表盤,當不拉拉環(huán)時,拉力計表盤上的零刻度 應標在電壓表表盤的多少伏處?
(2)閉合開關,當電壓表的指針指在1.5V時,電阻線接入電路中的電阻值為多少歐?此時,作用在拉環(huán)上豎直向上的拉力為多少牛?

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(1)小剛要把電壓表的表盤改為拉力計的表盤,當不拉拉環(huán) 時,拉力計表盤上的零刻度線應標在電壓表表盤的多少伏處?
(2)閉合開關,當電壓表的指針指在1.5 V時,電阻線接入電路中的電阻值為多少歐?此時,作用在拉環(huán)上豎直向上的拉力為多少牛?

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