为了锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图所示图甲是原理图.硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的

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  • 解题思路:(1)由图可知定值电阻R0与可变电阻R1组成串联电路,当滑片P在a端时,R0与R1串联,处于不受拉力状态,知道电源电压和两阻值大小,利用欧姆定律求此时电路中的电流;

    (2)当滑片P在b端时R1=0,如果没有定值电阻R0将会造成电源短路;

    (3)根据欧姆定律求出电路中的总电阻,再根据电阻的串联求出此时电阻丝接入电路的电阻的阻值;根据题意求出连入电路中的电阻线长度,求出弹簧的伸长量,再由乙图得出拉力大小.

    (1)由图可知,当滑片在R1的a端时R0与R1的最大阻值串联,

    ∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,

    ∴根据欧姆定律可得,电路中的电流:

    I1=[U

    R0+R1=

    6V/10Ω+50Ω]=0.1A;

    (2)小明在电路中连入R0的目的是:保护电路;

    (3)当电流表指针指在0.15A处时,电路中的总电阻:

    R=[U

    I2=

    6V/0.15A]=40Ω,

    电阻丝接入电路的电阻:

    R1′=R-R0=40Ω-10Ω=30Ω,

    ∵a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝,阻值R1=50Ω,

    ∴每1cm电阻丝的阻值为10Ω,则R1连入电路中的长度为3cm,

    滑片向右移动的距离△L=5cm-3cm=2cm,

    由图乙知,作用在拉环上的力F=200N.

    答:(1)当拉环不受拉力时,滑片P处于a端,闭合开关后电流表的读数是0.1A;

    (2)小明在电路中连入R0的目的是保护电路;

    (3)开关S闭合后,当电流表指针指在0.15A处,作用在拉环上水平向右的拉力为200N.

    点评:

    本题考点: 欧姆定律的应用;电阻的串联.

    考点点评: 能否通过图甲准确判断定值电阻R0与可变电阻R1的电路关系,了解滑片在不同位置时电路所处的状态,并转化成拉力所对应的示数是本题的解题关键.

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