Question

（2007?成都模擬）小陳同學所在的物理興趣小組，利用所學知識設計了一個簡易電子拉力計，圖左是其原理圖．該裝置中電流表的示數可以顯示拉力的大小．他們最初選用的主要器材及其規格是：
A．電池組（能夠提供6V恒定不變的電壓）
B．電流表（最程為0～0.6A）
C．定值電阻R₀（電阻為l0Ω）
D．硬電阻絲R（長度為1cm．總電阻為50Ω，電阻隨長度均勻變化；滑片P與R接觸良好且摩擦不計）
E．硬質彈簧（導電性能良好，電阻不計；能承受的最大拉力是150N，當拉力小于150N時，其伸長量△l與所受拉力F的關系圖線見圖右）

（1）該拉力計能夠測量出的最大拉力是

100

N．
（2）為了增大拉力的測量范圍，小陳他們又找來了如圖左所示的一個定滑輪、一個滑輪組和一個杠桿，另有繞線若干．

①小陳他們已安好定滑輪，請你再選用圖中的滑輪組或杠桿在圖右的虛線框中進行適當的連接，并畫出拉環的位置，使測力計拉力的測量范圍變為原來的三倍（若需要文字說明，請寫在圖右下方的空白處）．
②在你新設計的拉力計中，電流表表盤上0.3A處應標

240

N．
（注：滑輪和杠桿重不計，摩擦不計）

Answer 1

分析：（1）由左圖得出當滑片被拉至b端時，拉力最大，此時彈簧被拉伸1cm，從右圖讀出拉力大小；
（2）選用杠桿，如圖，支點為B，移動拉環知C點，使AB=3AC，可以使測力計拉力的測量范圍變為原來的三倍；
（3）知道電流表示數為0.3A，利用歐姆定律求出硬電阻絲連入電路的電阻，求出aP的長L_aP，即彈簧被拉伸的長度，從右圖找出對應的拉力大小．

解答：解：（1）由題干左圖可知，當滑片被拉至b端時，拉力最大，此時彈簧被拉伸1cm，
由由圖可知此時的拉力：F=100N；
（2）如圖所示，杠桿的A端通過定滑輪接在彈簧的右端，移動拉環知C點，使AB=3BC，杠桿A端對彈簧的拉力為對拉環拉力的

1

3

，使測力計拉力的測量范圍變為原來的三倍；
（3）由題知：
I=

U

R0+RaP

=0.3A，
即：

6V

10Ω +RaP

=0.3A，
∴硬電阻絲連入電路的電阻：R_aP=10Ω，
L_aP=

10Ω

50Ω

×1cm=0.2cm，
彈簧被拉伸的長度為△L=1cm-0.2cm=0.8cm，
查表可知，此時F=80N，則改進后F'=3F=240N．
故答案為：（1）100；
（2）①如圖所示，②240．

點評：能否通過左圖準確判斷定值電阻R₀與可變電阻R_aP的電路關系，求出滑片在不同位置時彈簧被拉抻的長度，通過右圖轉化成拉力大小是本題的解題關鍵．