◎ 题目

某班科技小组的同学设计了一种简易的电子拉力计，图1是其原理图。放在水平地面上的物体A通过硬质弹簧与拉环相连。弹簧上端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R2接触良好且不计摩擦）。已知物体A的质量为100kg，定值电阻R1 = 6Ω，R2是一根长为6cm的均匀电阻线（阻值与其长度成正比），其最大阻值为24Ω，电源电压为6V，电流表的量程为0-0.6A。当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端。已知该弹簧伸长的长度△l与所受竖直向上的拉力F间的关系如图2所示，问： （1）要把电流表的表盘改为拉力计的表盘，则拉力计表盘的零刻度应标在电流表表盘的何处？ （2）闭合开关，当电流表示数为0.6A时，R2接入电路中的电阻为多少？ （3）在保证电路安全的条件下，物块A对地面的压力范围是多少？（取g=10N/kg）

◎ 答案

解： （1）当不拉拉环时，R2 = 24Ω，由欧姆定律知，电路中电流I = = 0.2A，故拉力计的零刻度应标在电流表表盘上示数为0.2A处。 （2）闭合开关，拉动拉环，当电流表示数为0.6A时，由欧姆定律得总电阻R＇= = 10Ω，R2接入电路的电阻R2＇= R＇―R1 = 10Ω―6Ω= 4Ω。 （3）由题意要保证电路的安全，则电路中最大电流不能超过0.6A，当电流为0.6A时，拉环上拉力最大。 由第（2）问知R2＇= 4Ω，又R2的阻值与长成正比，故此时连入电路中的电阻线长度为l = 1cm，则弹簧伸长的长度△l = l0―l = 6cm―1cm = 5cm，据乙图知，此时拉环拉力最大为Fmax=750N， 如图所示，A受重力G、支持力FN和拉环拉力F拉平衡，由平衡知识得 F拉+FN = G，当F拉= Fmax时，地面对A的支持力FN最小，其值为 FN = G―Fmax= 1000N―750N = 250N，当F拉= 0 时，地面对A的支持力FN最大，其值为FN＇= G= 1000N， 由作用力与反作用力大小相等可得物体A对地面的压力F压=FN， 故A对地面的压力F压的范围为250N- 1000N。

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“某班科技小组的同学设计了一种简易的电子拉力计，图1是其原理图。放在水平地面上的物体A通过硬质弹簧与拉环相连。弹簧上端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R2接触…”主要考查了你对  【欧姆定律及其应用】，【平衡力与平衡状态】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。