Question

圖甲是一個電子拉力計原理圖。硬質彈簧右端和金屬滑片P固定在一起(P與R₁間的摩擦不計)。電壓表量程為0～3V，a、b是一根長為6cm的均勻電阻絲，阻值R₁=30Ω，電源電壓U="6V" 。
（1）要保證電壓表能正常工作，電路中R_O至少應為         。
（2）當拉環(huán)不受拉力時，滑片P處于a端，閉合開關后電壓表的讀數為 _V。
（3）已知該彈簧伸長的長度ΔL與所受拉力F間的關系如圖乙所示，若R₀=45Ω，通過計算說明, 開關S閉合后，當電壓表指針指在0.8V處，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力為多大?此拉力器的量程為多少？

Answer 1

（1）30Ω  （2）0V （3）200N  0-600N

試題分析：本題中是定值電阻R₀與電阻R₁串聯，電壓表測的是變阻器R₁中aP間的電壓，但變阻器R₁接入電路的電阻不變，滑片P在移動時，電路中電流不變，當滑片P兩只右移時，aP間的電阻變大，電壓表的示數也將變大，電壓表的量程為0-3V，所以aP間的電壓最大值為3V，此時aP間的阻值為30Ω，電路中的電流為0.1A。電阻R₀兩端的電壓為6V-3V=3V，R₀的電阻為。當滑片P移至a端，此時aP間的電阻為零，根據歐姆定律，其兩端電壓也為零。
當R₀=45Ω時，電路中的電流為
aP間的電阻為：
變阻器是利用了改變電阻線的長度來改變電阻的，電阻大小與導體的長度成正比。根據電阻線的長度和電阻，可以求出aP間長度：，L_aP=2cm。根據電阻線的長度與電阻拉力的關系可以得出此時拉力為200Ω。串聯電路分電壓，當aP間的長度為2cm時，拉力為200N，則當aP間的長度為6cm時，拉力為600N，拉力器的量程為0-600N。