Question

為鍛煉身體，小剛利用所學物理知識設計了一個電子拉力計，如圖甲是其原理圖．硬質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=5Ω，R是一根長為5cm的均勻電阻線 （阻值跟長度成正比），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AL與所受拉力F間的關系 如圖乙所示．求：
（1）小剛要把電壓表的表盤改為拉力計的表盤，當不拉拉環(huán) 時，拉力計表盤上的零刻度線應標在電壓表表盤的多少伏處？
（2）閉合開關，當電壓表的指針指在1.5 V時，電阻線接入電路中的電阻值為多少歐？此時，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 U_v=IR₀=0.1A×5Ω=0.5V；
（2）當電壓表示數U_v'=1.5V時，電阻絨兩端的電壓U'= U-U_v'=3V-1.5V=1.5V．根據串聯分壓原理可知此時電阻線連入電路的電阻R'= R₀=5Ω． 
彈簧的伸長量△L=5cm×（1-）=4cm．由圖表可知，當彈簧的伸長量為4cm時，作用在拉環(huán)上的拉力為400N．