中考体考临近，尚依钟同学设计了一个电子拉力器，量化拉力大小以测量同学们的臂力，其原理图如图*．放在水平地面上的...

问题详情：

中考体考临近，尚依钟同学设计了一个电子拉力器，量化拉力大小以测量同学们的臂力，其原理图如图*．放在水平地面上的物体A通过*簧与拉环相连．*簧上端和金属滑片P固定在一起（拉环重力、*簧重力电阻都不计，P与R2接触良好且不计摩擦）．已知物体A的质量为100kg，定值电阻R1 = 8Ω，R2是一根长为6cm的均匀电阻线，其最大阻值为12Ω，电源电压为6V．当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端．已知该*簧伸长量△L与所受拉力F间的关系如图乙，

求：

（1）要求拉力越大电表示数越大，则拉力器的表盘应选择用哪个电表改装？零刻度标记在的表盘的哪个刻度处？

（2）闭合开关S，当电流表示数为0.4A时，拉力大小为多少？

（3）若电流表的量程为0~0.6A，电压表量程为0~3V，在保*电路安全的条件下，物块A对地面的压力范围是多少？

【回答】

应用电流表进行改装；零刻度标在0.3A处；    拉力大小为250N    物体A对地面的压力范围是500N~800N   

【详解】

（1）分析可知，当拉拉环时，滑动变阻器阻值变小，电压表示数变小，电流表示数变大，若要求拉力越大电表示数越大，则应该改装的电表是电流表．当不拉拉环时，滑动变阻器接入电路中的阻值最大，R1和R2串联，可得电流表的示数．

所以零刻度标记的位置是0.3A处．

（2）闭合开关，当电路中的电流为0.4A时，根据欧姆定律可得电路中的电阻，则R2接入的电阻为15Ω-8Ω=7Ω．

因R2是一根长为6cm的均匀电阻线，其最大阻值为12Ω，所以1cm电阻线对应2Ω，即2Ω/cm；接入电路中的电阻与其长度成正比，所以，此时*簧的伸长量：

△l＝l﹣×7Ω﹣＝6cm﹣3.5cm＝2.5cm；

由图乙知，*簧每受到100N的拉力伸长量为1cm，故现在伸长2.5cm，受到的拉力为：

F＝2.5×100N＝250N；

（3）要保*电路的安全，则电路中最大电流不能超过0.6A，当电流为0.6A时，电路总电阻最小，，所以为了保*干路电流不超出0.6A，R2接入该电路的的阻值至少10Ω-8Ω=2Ω；

电压表量程是0~3V，所以R2两端电压不能超过3V，因为电源电压为6V，根据串联分压原理当滑动变阻器接入阻值与定值电阻R1相等时其两端电压刚好为3V，此时R2阻值为8Ω，即为了保*电路安全接入电路的最大阻值不超过8Ω；

综上所述，R2接入电路中的阻值范围是2Ω~8Ω，根据电阻阻值与长度的关系可知， 对应的长度为5cm-2cm，根据图像可知拉力的范围是500N-200N；物体受到重力G，地面的支持力FN和拉环拉力F，由平衡力可得G=FN+F，物体A对地面的拉力与地面对它的支持力是相互作用力，所以FN的变化范围即是A对地面的压力范围：FN=G-F，G=mAg=100kg×10N/kg=1000N；

当F=500N时，FN=500N;当F=200N时，FN=800N；所以物体A对地面的压力范围是500N-800N;

知识点：二力平衡

题型：综合题