Question

为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，图甲是原理图．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R=5Ω，a、b是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R₁=25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程为 O～0.6A．

（1）小明在电路中连入R的目的是______．
（2）当拉环不受拉力时，滑片P处于a端，闭合开关后电流表的读数为______A．
（3）已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F间的关系如图乙所示．通过计算说明，开关S闭合后，当电流表指针指在0.3A处，作用在拉环上水平向右的拉力为多大？

Answer

（1）由图可知定值电阻R与可变电阻Rab组成串联电路，当滑片P在b端时Rab=0，如果没有定值电阻R将会造成电源短路；
（2）当滑片P在a端时，R与Rab串联，处于不受拉力状态，知道电源电压和两阻值大小，利用欧姆定律求此时电路中的电流；
（3）当电流为0.3A时，利用欧姆定律求出变阻器连入电路中的电阻，进而求出连入电路中的电阻线长度，求出弹簧的伸长量，再由乙图得出拉力大小．
【解析】
（1）小明在电路中连入R的目的是防止电流过大而烧坏电流表；
（2）当滑片P在a端时，R与Rab串联，
I===0.1A；
（3）当电流为0.3A时
I′===0.3A；
∴变阻器连入电路中的电阻为：Rab′=5Ω
连入电路中的电阻线长度：L′=×5cm=1cm，
则弹簧的伸长量：△L=5cm-1cm=4cm，
由图象可知拉力：F=400N．
故答案为：（1）防止电流过大而烧坏电流表；
（2）0.1；
（3）作用在拉环上水平向右的拉力为400N．