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提問 

在青少年科技創(chuàng)新活動中,小明同學(xué)利用所學(xué)物理知識設(shè)計了一個電子拉力計,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


時間: 2016-5-18 分類: 作業(yè)習(xí)題  【來自ip: 18.176.177.13 的 熱心網(wǎng)友 咨詢】 手機(jī)版
 問題補(bǔ)充 在青少年科技創(chuàng)新活動中,小明同學(xué)利用所學(xué)物理知識設(shè)計了一個電子拉力計,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,P與R接觸良好且摩擦不計).定值電阻R0=5?,R是一根長為L=5cm的均勻電阻線(阻值跟長度成正比),其最大阻值為R=25?,電源電壓為U=3V,電壓表的量程為0~3V,當(dāng)不拉拉環(huán)時,金屬滑片P剛好處于b端.已知該彈簧伸長的長度△L與所受拉力F的關(guān)系如圖乙所示,閉合開關(guān)S,求:

(1)當(dāng)拉環(huán)將滑片P拉到a端時,彈簧的伸長量為5cm,由圖乙可知拉環(huán)所受拉力是多少?
(2)當(dāng)不拉拉環(huán)時,電壓表讀數(shù)是多少?
(3)請你推導(dǎo)出此電子拉力計的拉力F與電壓表示數(shù)Ux的關(guān)系式?

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1樓
解:(1)因為彈簧的伸長量為5cm,由乙圖可知拉環(huán)所受拉力是500N.
(2)當(dāng)不拉拉環(huán)時,R=25?,由歐姆定律知,電路中電流:
I=數(shù)學(xué)公式=數(shù)學(xué)公式=數(shù)學(xué)公式=0.1A,
電壓表的讀數(shù):U=IR=0.1A×5?=0.5V;??
(3)當(dāng)彈簧伸長△Lcm時,由乙圖可知F=K△L=100△L…①,
那么滑動變阻器連入電路的有效阻值為:R′=數(shù)學(xué)公式=數(shù)學(xué)公式=25-5△L,
由歐姆定律知,電路中電流I=數(shù)學(xué)公式=數(shù)學(xué)公式=數(shù)學(xué)公式=數(shù)學(xué)公式,
電壓表示數(shù):UX=IR0=數(shù)學(xué)公式×5=數(shù)學(xué)公式…②,
由①②聯(lián)立解得:F=600-數(shù)學(xué)公式
答:(1)當(dāng)拉環(huán)將滑片P拉到a端時,彈簧的伸長量為5cm,由圖乙可知拉環(huán)所受拉力是500N.
(2)當(dāng)不拉拉環(huán)時,電壓表讀數(shù)是0.5V.
(3)拉力計的拉力F與電壓表示數(shù)Ux的關(guān)系式為F=600-數(shù)學(xué)公式
解析分析:(1)根據(jù)彈簧伸長量,由圖乙可以求出拉環(huán)受到的拉力.
(2)當(dāng)拉環(huán)不受拉力時,根據(jù)題意可知電阻阻值為25?,由串聯(lián)電路特點及歐姆定律可以求出電壓表示數(shù).
(3)由圖象求出拉力與彈簧伸長量間的關(guān)系,求出電阻阻值與伸長量間的關(guān)系,由歐姆定律即可求出拉力與電壓間的關(guān)系.

點評:本題是一道圖象題,知道圖象的意義、由圖象獲取所需信息、熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點及歐姆定律即可正確解題.
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