Question

【題目】如圖所示是一個電子拉力計原理圖。電壓表量程為0~3V，電流表量程為0~0.6A，小燈泡L上標(biāo)有“3V，0.6W”的字樣， AB是一根長為40cm的均勻電阻絲，阻值R=40Ω，硬質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（P與R間的摩擦不計），當(dāng)拉力F＝0N時，滑片P與A端接觸時，彈簧正好保持原長，當(dāng)拉力為F時，滑動變阻器B端與滑片P之間的距離為x，F與x的關(guān)系如圖表格所示：

F/N	0	100	200	300	400	。。。
x/cm	40	35	30	25	20	。。。

(1)小燈泡L，正常工作時的電阻為多少_____？

(2)閉合開關(guān)S，電流表、電壓表示數(shù)都為0，若故障只發(fā)生在R0或燈L處，則電路中的具體故障是__________；

(3)排除故障，閉合開關(guān)S，當(dāng)F＝0N時，電流表的示數(shù)為0.1A，電壓表示數(shù)為1V；當(dāng)F＝700N時，電流表的示數(shù)為0.2A，求電源的電壓U______和定值電阻的阻值R0 _______；

(4)該電子測力計的量程為______ N，若要使其量程增加，寫出你的辦法______（一種即可）。

Answer 1

【答案】 R0斷路 6V 10Ω 0~700 串聯(lián)一個電阻

【解析】

(1)[1]小燈泡正常工作時的電阻

(2)[2]閉合開關(guān)S，電流表、電壓表示數(shù)都為0，若故障只發(fā)生在R0或燈L處，那么電路故障一定是R0斷路。因為R0斷路，則電路中無電流，電流表示數(shù)為0；無電流通過燈泡，則燈泡兩端沒有電壓，所以電壓表示數(shù)也為0。

(3)[3][4]當(dāng)F=0時，變阻器接入電路的電阻為其最大值，電源電壓為三串聯(lián)導(dǎo)體電壓之和

①

由燈泡的銘牌可求燈泡的額定電流

當(dāng)F＝700N時，電流表的示數(shù)正好為0.2A，說明此時小燈泡正常工作，其兩端電壓等于額定電壓3V；由表中數(shù)據(jù)可知，拉力F每增大100N，滑片P與B端距離相應(yīng)減少5cm，依此可得F=700N時，滑片P與B端距離為5cm。變阻器最大阻值為，其有效電阻和接入電路中的長度成正比

由上式可得，變阻器此時接入電路中的電阻

電源電壓為

②

由①②兩式聯(lián)立可得

(4)[5][6]綜上所述，當(dāng)F=700N時，小燈泡正常發(fā)光，說明此時電路中電流為0.2A，燈泡兩端電壓已達3V。如果F超過700N，變阻器電阻會隨之減小，由串聯(lián)電路的分壓原理不難得到燈泡兩端電壓會超過3V，電壓表就有燒壞的可能，故F的范圍為，即該電子測力計的量程為。若要使其量程增加，則要求F超過700N時，電路中的電流不能超過0.2A（這樣電壓表的示數(shù)就不會超過3V），故可行的方法是可以在電路中按照需要再串聯(lián)一個電阻。