Question

為鍛煉身體，小剛利用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，如圖甲是其原理圖．硬質(zhì)彈簧上端和金屬滑片P 固定在一起（彈簧的電阻不計(jì)，P與R接觸良好且摩擦不計(jì)）．定值電阻R₀=5Ω，R是一根長(zhǎng)為5cm的均勻電阻線 （阻值跟長(zhǎng)度成正比），其最大阻值為25Ω，電源電壓為3V， 電壓表的量程為0～3V，當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，金屬滑片P剛好處 于b端，已知該彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度AL與所受拉力F間的關(guān)系 如圖乙所示．求：
（1）小剛要把電壓表的表盤(pán)改為拉力計(jì)的表盤(pán)，當(dāng)不拉拉環(huán) 時(shí)，拉力計(jì)表盤(pán)上的零刻度線應(yīng)標(biāo)在電壓表表盤(pán)的多少伏處？
（2）閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)電壓表的指針指在1.5 V時(shí)，電阻線接入電路中的電阻值為多少歐？此時(shí)，作用在拉環(huán)上豎直向上的拉力為多少牛？

Answer 1

解：
（1）電路中電流I==0.1A．電壓表示數(shù) U_v=IR₀=0.1A×5Ω=0.5V；
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)U_v'=1.5V時(shí)，電阻絨兩端的電壓U'= U-U_v'=3V-1.5V=1.5V．根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知此時(shí)電阻線連入電路的電阻R'= R₀=5Ω． 
彈簧的伸長(zhǎng)量△L=5cm×（1-）=4cm．由圖表可知，當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量為4cm時(shí)，作用在拉環(huán)上的拉力為400N．