Question

【題目】如圖所示是一個(gè)電子拉力計(jì)原理圖。電壓表量程為0~3V，電流表量程為0~0.6A，小燈泡L上標(biāo)有“3V，0.6W”的字樣， AB是一根長(zhǎng)為40cm的均勻電阻絲，阻值R=40Ω，硬質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（P與R間的摩擦不計(jì)），當(dāng)拉力F＝0N時(shí)，滑片P與A端接觸時(shí)，彈簧正好保持原長(zhǎng)，當(dāng)拉力為F時(shí)，滑動(dòng)變阻器B端與滑片P之間的距離為x，F與x的關(guān)系如圖表格所示：

F/N	0	100	200	300	400	。。。
x/cm	40	35	30	25	20	。。。

(1)小燈泡L，正常工作時(shí)的電阻為多少_____？

(2)閉合開(kāi)關(guān)S，電流表、電壓表示數(shù)都為0，若故障只發(fā)生在R0或燈L處，則電路中的具體故障是__________；

(3)排除故障，閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)F＝0N時(shí)，電流表的示數(shù)為0.1A，電壓表示數(shù)為1V；當(dāng)F＝700N時(shí)，電流表的示數(shù)為0.2A，求電源的電壓U______和定值電阻的阻值R0 _______；

(4)該電子測(cè)力計(jì)的量程為______ N，若要使其量程增加，寫出你的辦法______（一種即可）。

Answer 1

【答案】 R0斷路 6V 10Ω 0~700 串聯(lián)一個(gè)電阻

【解析】

(1)[1]小燈泡正常工作時(shí)的電阻

(2)[2]閉合開(kāi)關(guān)S，電流表、電壓表示數(shù)都為0，若故障只發(fā)生在R0或燈L處，那么電路故障一定是R0斷路。因?yàn)?/span>R0斷路，則電路中無(wú)電流，電流表示數(shù)為0；無(wú)電流通過(guò)燈泡，則燈泡兩端沒(méi)有電壓，所以電壓表示數(shù)也為0。

(3)[3][4]當(dāng)F=0時(shí)，變阻器接入電路的電阻為其最大值，電源電壓為三串聯(lián)導(dǎo)體電壓之和

①

由燈泡的銘牌可求燈泡的額定電流

當(dāng)F＝700N時(shí)，電流表的示數(shù)正好為0.2A，說(shuō)明此時(shí)小燈泡正常工作，其兩端電壓等于額定電壓3V；由表中數(shù)據(jù)可知，拉力F每增大100N，滑片P與B端距離相應(yīng)減少5cm，依此可得F=700N時(shí)，滑片P與B端距離為5cm。變阻器最大阻值為，其有效電阻和接入電路中的長(zhǎng)度成正比

由上式可得，變阻器此時(shí)接入電路中的電阻

電源電壓為

②

由①②兩式聯(lián)立可得

(4)[5][6]綜上所述，當(dāng)F=700N時(shí)，小燈泡正常發(fā)光，說(shuō)明此時(shí)電路中電流為0.2A，燈泡兩端電壓已達(dá)3V。如果F超過(guò)700N，變阻器電阻會(huì)隨之減小，由串聯(lián)電路的分壓原理不難得到燈泡兩端電壓會(huì)超過(guò)3V，電壓表就有燒壞的可能，故F的范圍為，即該電子測(cè)力計(jì)的量程為。若要使其量程增加，則要求F超過(guò)700N時(shí)，電路中的電流不能超過(guò)0.2A（這樣電壓表的示數(shù)就不會(huì)超過(guò)3V），故可行的方法是可以在電路中按照需要再串聯(lián)一個(gè)電阻。