(2011•梅州)在青少年科技创新活动中,小明同学利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图甲是其原理图.硬质弹簧上端和
来源:学生作业帮 编辑:搜搜做题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/06/13 15:36:43
(2011•梅州)在青少年科技创新活动中,小明同学利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图甲是其原理图.硬质弹簧上端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R接触良好且摩擦不计).定值电阻R0=5Ω,R是一根长为L=5cm的均匀电阻线(阻值跟长度成正比),其最大阻值为R=25Ω,电源电压为U=3V,电压表的量程为0~3V,当不拉拉环时,金属滑片P刚好处于b端.已知该弹簧伸长的长度△L与所受拉力F的关系如图乙所示,闭合开关S,求:
![](http://img.wesiedu.com/upload/c/da/cda300e0ac10dd9dfb45f7e525aa2ee8.jpg)
(1)当拉环将滑片P拉到a端时,弹簧的伸长量为5cm,由图乙可知拉环所受拉力是多少?
(2)当不拉拉环时,电压表读数是多少?
(3)请你推导出此电子拉力计的拉力F与电压表示数Ux的关系式?
![](http://img.wesiedu.com/upload/c/da/cda300e0ac10dd9dfb45f7e525aa2ee8.jpg)
(1)当拉环将滑片P拉到a端时,弹簧的伸长量为5cm,由图乙可知拉环所受拉力是多少?
(2)当不拉拉环时,电压表读数是多少?
(3)请你推导出此电子拉力计的拉力F与电压表示数Ux的关系式?
![(2011•梅州)在青少年科技创新活动中,小明同学利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图甲是其原理图.硬质弹簧上端和](/uploads/image/z/2252455-7-5.jpg?t=%EF%BC%882011%E2%80%A2%E6%A2%85%E5%B7%9E%EF%BC%89%E5%9C%A8%E9%9D%92%E5%B0%91%E5%B9%B4%E7%A7%91%E6%8A%80%E5%88%9B%E6%96%B0%E6%B4%BB%E5%8A%A8%E4%B8%AD%EF%BC%8C%E5%B0%8F%E6%98%8E%E5%90%8C%E5%AD%A6%E5%88%A9%E7%94%A8%E6%89%80%E5%AD%A6%E7%89%A9%E7%90%86%E7%9F%A5%E8%AF%86%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E4%BA%86%E4%B8%80%E4%B8%AA%E7%94%B5%E5%AD%90%E6%8B%89%E5%8A%9B%E8%AE%A1%EF%BC%8C%E5%A6%82%E5%9B%BE%E7%94%B2%E6%98%AF%E5%85%B6%E5%8E%9F%E7%90%86%E5%9B%BE%EF%BC%8E%E7%A1%AC%E8%B4%A8%E5%BC%B9%E7%B0%A7%E4%B8%8A%E7%AB%AF%E5%92%8C)
(1)因为弹簧的伸长量为5cm,由乙图可知拉环所受拉力是500N.
(2)当不拉拉环时,R=25Ω,由欧姆定律知,电路中电流:
I=
U
R=
U
R0+R=
3V
5Ω+25Ω=0.1A,
电压表的读数:U=IR=0.1A×5Ω=0.5V;
(3)当弹簧伸长△Lcm时,由乙图可知F=K△L=100△L…①,
那么滑动变阻器连入电路的有效阻值为:R′=
(L−△L)R
L=
(5−△L)×25
5=25-5△L,
由欧姆定律知,电路中电流I=
U
R=
U
R0+R′=
3
5+25−5△L=
3
30−5△L,
电压表示数:UX=IR0=
3
30−5△L×5=
15
30−5△L…②,
由①②联立解得:F=600-
300
UX.
答:(1)当拉环将滑片P拉到a端时,弹簧的伸长量为5cm,由图乙可知拉环所受拉力是500N.
(2)当不拉拉环时,电压表读数是0.5V.
(3)拉力计的拉力F与电压表示数Ux的关系式为F=600-
300
UX.
(2)当不拉拉环时,R=25Ω,由欧姆定律知,电路中电流:
I=
U
R=
U
R0+R=
3V
5Ω+25Ω=0.1A,
电压表的读数:U=IR=0.1A×5Ω=0.5V;
(3)当弹簧伸长△Lcm时,由乙图可知F=K△L=100△L…①,
那么滑动变阻器连入电路的有效阻值为:R′=
(L−△L)R
L=
(5−△L)×25
5=25-5△L,
由欧姆定律知,电路中电流I=
U
R=
U
R0+R′=
3
5+25−5△L=
3
30−5△L,
电压表示数:UX=IR0=
3
30−5△L×5=
15
30−5△L…②,
由①②联立解得:F=600-
300
UX.
答:(1)当拉环将滑片P拉到a端时,弹簧的伸长量为5cm,由图乙可知拉环所受拉力是500N.
(2)当不拉拉环时,电压表读数是0.5V.
(3)拉力计的拉力F与电压表示数Ux的关系式为F=600-
300
UX.
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