◎ 题目

某同学利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，其原理如图所示：金属弹簧右端和滑动触头P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1之间的摩擦不计）．定值电阻R0=30Ω；电阻R1是用均匀电阻丝密绕在瓷管上做成的（类似于滑动变阻器），其长度为10cm，阻值R1=300Ω，电源电动势E=3V，内阻不计．理想电流表的量程为0～100mA．当拉环不受拉力时，触头P刚好不与电阻R1接触（即电路断开）．弹簧的劲度系数为10000N/m． （1）电路中连入R0的目的是______． （2）设计中需要将电流表上的电流数值改为拉力的数值，那么在原电流表的40mA处应改为______N．分析可知拉力计的刻度是否均匀______． （3）长时间使用后电源的电动势会下降，因此会造成测力计的读数偏______． （4）为了使拉力计的量程增大应采用的措施是（只填写一条）______．

◎ 答案

（1）电路中连入R0的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到R1的最右端时电流表被烧坏； （2）当I=4mA=0.04A时 电路中的总电阻R= E I = 3 0.04 =75Ω， 电阻丝接入电路的电阻R1′=R-R0=75Ω-30Ω=45Ω 因 L1 R1 = x R1′ 即 10 300 = x 45 ， 解得x=1.5cm， 所以弹簧伸长的长度△x=L1-x=10cm-1.5cm=8.5cm=8.5×10-2m， 则弹簧弹力的大小为 F=k△x=10000×8.5×10-2=850N 由上得 F=k[L- L1 R1 （ E I -R0）] 可知，F与I是非线性关系，电流表的刻度是均匀的，故拉力计的刻度是不均匀． （3）长时间使用后电源的电动势会下降，相同电阻时，电路中电流减小，指针的偏转角度减小，会造成测力计的读数偏小． （4）由F的表达式F=k[L- L1 R1 （ E I -R0）]知，为了使拉力计的量程增大，可更换劲度系数更大的弹簧或增加电阻R1匝数（或长度）． 故答案为： （1）电路中连入R0的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到R1的最右端时电流表被烧坏； （2）850，否或不均匀；     （3）小 （4）更换劲度系数更大的弹簧或增加电阻R1匝数（或长度）．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“某同学利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，其原理如图所示：金属弹簧右端和滑动触头P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1之间的摩擦不计）．定值电阻R0=30Ω；电阻R1是用均匀电…”主要考查了你对  【弹力的大小、胡克定律】，【闭合电路欧姆定律】  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。