Question

9．為了鍛煉身體，小明利用所學物理知識設計了一個電子拉力計，如圖所示是原理圖．輕質彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計，P與R₁間的摩擦不計），彈簧勁度系數(shù)為100N/cm．定值電阻R₀=10Ω，ab是一根長為10cm的均勻電阻絲，阻值R₁=25Ω，電源輸出電壓恒為U=6V，理想電流表的量程為0～0.6A．當拉環(huán)不受力時，滑片P處于a端．下列關于這個電路的說法正確的是（不計電源內阻）（　　）

• A． 小明在電路中連入R₀的目的是保護電路
• B． 當拉環(huán)不受力時，閉合開關后電流表的讀數(shù)為0.1A
• C． 當電流表指針指在0.3A處時，拉力為600N
• D． 當拉力為200N時，電流表指針指在0.2A處

Answer 1

分析 由圖所示可知，向左拉彈簧時，拉力增大，滑動變阻器的連入電路的阻值變大，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點逐個判斷各電路中電表示數(shù)的變化，然后分析找出符合題意的設計電路圖即可．

解答 解：A、開關閉合后，外電路的電阻值不能是0，所以小明在電路中連入R₀的目的是保護電路．故A正確；
B、由圖可知，R₀與R₁連入電路部分的電阻是串聯(lián)，當拉環(huán)不受拉力時當滑片在R₁的a端時，電路中的電流I₁=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}=\frac{6}{10+25}≈0.17$A，故B錯誤；
C、當電流為0.3A時，電路中的電阻R=$\frac{U}{I}=\frac{6}{0.3}Ω=20$Ω，
R₁連入電路中的電阻值R_bp=R-R₀=20Ω-10Ω=10Ω，
所以R₁連入電路中的長度為x=$\frac{10}{25}×10=4$cm，滑片向右移動的距離：△L=10cm-4cm=6cm，
由圖乙知，作用在拉環(huán)上的力F=k△L=100N/cm×6cm=600N．故C正確；
D、當拉力為200N時，滑片向右移動的距離：△L′=$\frac{F′}{k}=\frac{200N/cm}{100N}=2$cm，
連入電路中的長度：x′=10cm-2cm=8cm
接入電路中的電阻值：$R′=\frac{8}{10}×25=20$Ω
所以電路中的電流值：$I′=\frac{E}{{R}_{0}+R′}=\frac{6}{10+20}=0.2$A．故D正確．
故選：ACD

點評 本題考查運用歐姆定律結合滑動變阻器的使用，能否通過圖甲準確判斷定值電阻R₀與可變電阻R₁的電路關系，了解滑片在不同位置時電路所處的狀態(tài)，并轉化成拉力所對應的示數(shù)是本題的解題關鍵．