Question

20．圖甲是一個(gè)拉力計(jì)的原理圖，硬質(zhì)金屬?gòu)椈捎叶撕徒饘倩�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)），R₀是定值電阻，ab是一根長(zhǎng)4cm的均勻電阻絲，其總阻值為40Ω，電源電壓U=6V，電流表的量程0～0.6A．請(qǐng)回答：
（1）為保護(hù)電流表，R₀的阻值至少為10Ω．
（2）若R₀=20Ω，當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片處于a端，閉合開關(guān)S后電流表的讀數(shù)是多少？
（3）若R₀=20Ω，已知該彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度△L與所受拉力F間的關(guān)系如圖乙所示，通過計(jì)算說明，開關(guān)S閉合后，當(dāng)電流表指針指在0.2A處時(shí)，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力是多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流表的量程可知電路中的最大電流，當(dāng)電阻絲接入電路中的電阻為0時(shí)，R₀的阻值最小，根據(jù)歐姆定律求出R₀的最小值；
（2）當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，R₀與R₁的最大阻值串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)和歐姆定律求出電流表的示數(shù)；
（3）根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出此時(shí)電阻絲接入電路的電阻的阻值，根據(jù)題意求出連入電路中的電阻線長(zhǎng)度，求出彈簧的伸長(zhǎng)量，再由乙圖得出拉力大�。�

解答 解：
（1）由電流表的量程可知電路中的最大電流I_max=0.6A，當(dāng)電阻絲接入電路中的電阻為0時(shí)，R₀的阻值最小，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₀的最小值：
R_0min=$\frac{U}{{I}_{max}}$$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
（2）若R₀=20Ω，當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，R₀與R₁的最大阻值串聯(lián)，
串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，由I=$\frac{U}{R}$可得，此時(shí)電路中的電流：
I₁=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}$=$\frac{6V}{20Ω+40Ω}$=0.1A；
（3）當(dāng)電流表指針指在0.2A處時(shí)，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
電阻絲接入電路的電阻：
R₁′=R-R₀=30Ω-20Ω=10Ω，
R₁連入電路中的長(zhǎng)度：$\frac{4cm}{40Ω}$×10Ω=1cm，
滑片向右移動(dòng)的距離△L=4cm-1cm=3cm，
由圖乙知，作用在拉環(huán)上的力F=300N．
答：（1）10；
（2）若R₀=20Ω，當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片處于a端，閉合開關(guān)S后電流表的讀數(shù)是0.1A；
（3）當(dāng)電流表指針指在0.2A處時(shí)，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力是300N．

點(diǎn)評(píng) 理解由于滑片的移動(dòng)，當(dāng)連入電阻最小時(shí)，電流表的示數(shù)最大；當(dāng)連入電阻最大時(shí)，電流表的示數(shù)最小，會(huì)在不同狀態(tài)下利用歐姆定律是關(guān)鍵．