小强同学利用学过的物理知识设计了一个电子拉力计,图甲是其原理图.硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起

小强同学利用学过的物理知识设计了一个电子拉力计,图甲是其原理图.硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计).定值电阻R0=5Ω,ab是一根长为5cm的均匀电阻丝(电阻值与长度成正比),其阻值R1=25Ω,电源电压U=3V,电流表的量程为O-O.6A.小强的同桌提出了下列两个问题:(1)为什么要在电路中接入R0?(2)当拉环不受拉力时,滑片P处于a端,闭合开关S后电流表的读数是多少A?小强的回答如下:答:(1)其实R0可有可无,我只是觉得接入R0更好玩;(a)(2)当拉环不受拉力时,闭合开关S后,根据欧姆定律,可计算得电流表的读数为:I=UR0=3V5Ω=0.6A(b)你认为小强的回答和计算都正确吗?若都正确请说明理由,若有错请指出并更正.之后小强也向同桌提出了一个问题:(3)我使用的弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示.请你计算一下,要使开关S闭合后,电流表指针指在O.3A处,作用在拉环上水平向右的拉力应是多大?请你先判断小强的回答,再回答小强提出的问题.
2026年09月24日 16:40
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网友(1):

(1)小强的回答不正确.电路中必须接入R0,其目的是保护电流表.
(2)当拉环不受拉力时,滑片P处于a端,闭合开关S后电流表的读数应为
 I=

U
R0+R1
=
3V
5Ω+25Ω
=0.1A.
(3)当电流表读数为O.3A时,根据欧姆定律,可得R0两端的电压为
U0=I1R0=0.3A×5Ω=1.5V,
则R1两端的电压为:U1=U-U0=3V-1.5V=1.5V,
故R1接入电路部分的电阻R1′=
U1
I1
=
1.5V
0.3A
=5Ω,
因电阻丝的电阻值与长度成正比,故可知弹簧被拉长的长度为
△L=
L
R1
×(R1-R1′)=
5cm
25Ω
×20Ω=4cm,
对照图乙,可知作用在拉环上的水平向右的拉力为F=400N.