Question

（2007?成都模擬）小陳同學(xué)所在的物理興趣小組，利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易電子拉力計(jì)，圖左是其原理圖．該裝置中電流表的示數(shù)可以顯示拉力的大�。�他們最初選用的主要器材及其規(guī)格是：
A．電池組（能夠提供6V恒定不變的電壓）
B．電流表（最程為0～0.6A）
C．定值電阻R₀（電阻為l0Ω）
D．硬電阻絲R（長(zhǎng)度為1cm．總電阻為50Ω，電阻隨長(zhǎng)度均勻變化；滑片P與R接觸良好且摩擦不計(jì)）
E．硬質(zhì)彈簧（導(dǎo)電性能良好，電阻不計(jì)；能承受的最大拉力是150N，當(dāng)拉力小于150N時(shí)，其伸長(zhǎng)量△l與所受拉力F的關(guān)系圖線見圖右）

（1）該拉力計(jì)能夠測(cè)量出的最大拉力是

100

N．
（2）為了增大拉力的測(cè)量范圍，小陳他們又找來(lái)了如圖左所示的一個(gè)定滑輪、一個(gè)滑輪組和一個(gè)杠桿，另有繞線若干．

①小陳他們已安好定滑輪，請(qǐng)你再選用圖中的滑輪組或杠桿在圖右的虛線框中進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪B接，并畫出拉環(huán)的位置，使測(cè)力計(jì)拉力的測(cè)量范圍變?yōu)樵瓉?lái)的三倍（若需要文字說(shuō)明，請(qǐng)寫在圖右下方的空白處）．
②在你新設(shè)計(jì)的拉力計(jì)中，電流表表盤上0.3A處應(yīng)標(biāo)

240

N．
（注：滑輪和杠桿重不計(jì)，摩擦不計(jì)）

Answer 1

分析：（1）由左圖得出當(dāng)滑片被拉至b端時(shí)，拉力最大，此時(shí)彈簧被拉伸1cm，從右圖讀出拉力大��；
（2）選用杠桿，如圖，支點(diǎn)為B，移動(dòng)拉環(huán)知C點(diǎn)，使AB=3AC，可以使測(cè)力計(jì)拉力的測(cè)量范圍變?yōu)樵瓉?lái)的三倍；
（3）知道電流表示數(shù)為0.3A，利用歐姆定律求出硬電阻絲連入電路的電阻，求出aP的長(zhǎng)L_aP，即彈簧被拉伸的長(zhǎng)度，從右圖找出對(duì)應(yīng)的拉力大�。�

解答：解：（1）由題干左圖可知，當(dāng)滑片被拉至b端時(shí)，拉力最大，此時(shí)彈簧被拉伸1cm，
由由圖可知此時(shí)的拉力：F=100N；
（2）如圖所示，杠桿的A端通過定滑輪接在彈簧的右端，移動(dòng)拉環(huán)知C點(diǎn)，使AB=3BC，杠桿A端對(duì)彈簧的拉力為對(duì)拉環(huán)拉力的

1

3

，使測(cè)力計(jì)拉力的測(cè)量范圍變?yōu)樵瓉?lái)的三倍；
（3）由題知：
I=

U

R0+RaP

=0.3A，
即：

6V

10Ω +RaP

=0.3A，
∴硬電阻絲連入電路的電阻：R_aP=10Ω，
L_aP=

10Ω

50Ω

×1cm=0.2cm，
彈簧被拉伸的長(zhǎng)度為△L=1cm-0.2cm=0.8cm，
查表可知，此時(shí)F=80N，則改進(jìn)后F'=3F=240N．
故答案為：（1）100；
（2）①如圖所示，②240．

點(diǎn)評(píng)：能否通過左圖準(zhǔn)確判斷定值電阻R₀與可變電阻R_aP的電路關(guān)系，求出滑片在不同位置時(shí)彈簧被拉抻的長(zhǎng)度，通過右圖轉(zhuǎn)化成拉力大小是本題的解題關(guān)鍵．