Question

【題目】如圖甲是一個(gè)電子拉力計(jì)原理圖。硬質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（P與R1間的摩擦不計(jì)）。電壓表量程為0～3V，分度值為0.1V，ab是一根長(zhǎng)為6cm的均勻電阻絲，阻值R1＝30Ω，電源電壓恒為6V。

（1）要保證電壓表能正常工作，電路中R0至少應(yīng)為_____Ω；

（2）當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，滑片P處于a端，閉合開(kāi)關(guān)后電壓表的示數(shù)是_____V；

（3）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，若R0＝45Ω，開(kāi)關(guān)S閉合后，電流表示數(shù)為_____A，當(dāng)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_____N；若在此條件下將電壓表改為拉力器，此拉力器所能測(cè)的最大拉力_______N，分度值為_____N；

（4）已知該彈簧所能承受的最大拉力為1000N。若使拉力器所能測(cè)的最大力增加100N，拉力器分度值不變，可采取的辦法是電源電壓和電壓表量程不變，將電阻絲換成材料和橫截面積相同、長(zhǎng)度更長(zhǎng)的電阻絲，同時(shí)將電阻R0換成阻值為_____Ω的電阻。使用這根彈簧用上述這種方法設(shè)計(jì)的分度值不變的拉力器所能測(cè)的最大力_____（能/不能）達(dá)到1000N。

Answer 1

【答案】30 0 0.08 200 600 25 40 不能

【解析】

(1)[1]要保證電壓表能正常工作，那么電壓表的示數(shù)不能超過(guò)3V，當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，R0兩端的電壓是3V，電路中的電流大小為

電路中R0大小為

所以電路中R0至少應(yīng)為；

(2)[2]當(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)，滑片P處于a端，閉合開(kāi)關(guān)后，電壓表并接在導(dǎo)線兩端，導(dǎo)線的電阻為零，那么電壓表的示數(shù)為零；

(3)[3]開(kāi)關(guān)S閉合后，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流大小為

[4]當(dāng)電壓表指針指在0.8V處，此時(shí)所測(cè)的電阻絲ab電阻大小為

由題意可知，電壓表所測(cè)的電阻絲ab的長(zhǎng)度符合關(guān)系式

可求得，從圖乙可以看到，作用在拉環(huán)上水平向右的拉力；

[5][6]由題意可知，電阻絲ab的長(zhǎng)度是6cm，當(dāng)滑片P處于b端時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量是6cm，這也是電壓表所能測(cè)的電壓最大值，從圖乙可以看到，對(duì)應(yīng)的拉力，即此拉力器所能測(cè)的最大拉力是；當(dāng)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200N，那么可知

此拉力器拉力的分度值為；

(4)[7][8]由圖乙可以看到，當(dāng)拉力增大100N時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量增加1cm，當(dāng)拉力等于700N時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量是7cm，將電阻絲換成材料和橫截面積相同、長(zhǎng)度更長(zhǎng)的電阻絲，可知電阻絲每1cm的電阻大小為，所以當(dāng)拉力為700N時(shí)，電阻絲的電阻大小為

根據(jù)拉力器的分度值可知，0.1V對(duì)應(yīng)拉力25N，當(dāng)拉力為700N時(shí)，電壓表的示數(shù)是，所以電路中的電流大小為

串聯(lián)電路電流處處相等，可知

由于電壓表的最大示數(shù)是3V，電壓的0.1V對(duì)應(yīng)拉力25N，可知電壓表示數(shù)最大時(shí)，其拉力為

所以不能達(dá)到1000N。