Question

9．為了鍛煉身體，小明利用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，如圖所示是原理圖．輕質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計(jì)，P與R₁間的摩擦不計(jì)），彈簧勁度系數(shù)為100N/cm．定值電阻R₀=10Ω，ab是一根長(zhǎng)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(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片P處于a端．下列關(guān)于這個(gè)電路的說(shuō)法正確的是（不計(jì)電源內(nèi)阻）（　　）

• A． 小明在電路中連入R₀的目的是保護(hù)電路
• B． 當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)后電流表的讀數(shù)為0.1A
• C． 當(dāng)電流表指針指在0.3A處時(shí)，拉力為600N
• D． 當(dāng)拉力為200N時(shí)，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(shí)，拉力增大，滑動(dòng)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(diǎn)逐個(gè)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(shè)計(jì)電路圖即可．

解答 解：A、開(kāi)關(guān)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(hù)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(dāng)拉環(huán)不受拉力時(shí)當(dāng)滑片在R₁的a端時(shí)，電路中的電流I₁=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}}=\frac{6}{10+25}≈0.17$A，故B錯(cuò)誤；
C、當(dāng)電流為0.3A時(shí)，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(zhǎng)度為x=$\frac{10}{25}×10=4$cm，滑片向右移動(dòng)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(dāng)拉力為200N時(shí)，滑片向右移動(dòng)的距離：△L′=$\frac{F′}{k}=\frac{200N/cm}{100N}=2$cm，
連入電路中的長(zhǎng)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(diǎn)評(píng) 本題考查運(yùn)用歐姆定律結(jié)合滑動(dòng)變阻器的使用，能否通過(guò)圖甲準(zhǔn)確判斷定值電阻R₀與可變電阻R₁的電路關(guān)系，了解滑片在不同位置時(shí)電路所處的狀態(tài)，并轉(zhuǎn)化成拉力所對(duì)應(yīng)的示數(shù)是本題的解題關(guān)鍵．