Question

【題目】圖甲是某班科技小組設計的風力測定裝置示意圖，圖乙是其電路圖．電阻R′隨風力變化關系如圖丙所示．已知電源電壓恒為9V，定值電阻R0為2Ω，電壓表量程為0～3V．使用該裝置測定風力，則：

（1）求無風時電壓表的示數(shù)；

（2）求能夠測量的最大風力；

（3）如果保持電壓表量程不變，且只能在電路中增加一個電阻R，使該裝置能測量的最大風力增加到900N，計算電阻R的阻值，并說明其連接方式．（只需答出一種方案即可）

Answer 1

【答案】（1）無風時電壓表的示數(shù)為1V；

（2）能夠測量的最大風力為720N；

（3）在電路中串聯(lián)R=3Ω的電阻

【解析】

試題分析：（1）無風時，擋風被受到的壓力為0N，根據(jù)圖丙讀出R′的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)；

（2）當電壓表的示數(shù)最大時測量的風速最大，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電流特點求出電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R′兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出R′的阻值，根據(jù)圖丙得出最大風力；

（3）該裝置能測量的最大風力增加到900N時，電壓表的最大示數(shù)不變，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用根據(jù)電路總電阻及串聯(lián)電路特點判斷接入的電阻接法并求出其阻值．

解：（1）無風時，擋風被受到的壓力為0N，由圖丙可知，R′=16Ω，

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，電路中的電流：

I===0.5A，

則電壓表的示數(shù)：

U0=IR0=0.5A×2Ω=1V；

（2）當電壓表的示數(shù)U0′=3V時，測量的風速最大，

因串聯(lián)電路中各處的電流相等，

所以，此時電路中的電流：

I′===1.5A，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，R′兩端的電壓：

UR′=U﹣U0′=9V﹣3V=6V，

則R′的阻值：

R″===4Ω，

由圖丙可知，測量的最大風力為720N；

（3）當最大風力增加到900N時，R′″=1Ω，

保持電壓表量程不變，則電路中的電流1.5A不變，

此時電路中的總電阻：

R總===6Ω＞R0+R′″，

應在電路中串聯(lián)一個電阻R，

R=R總﹣R0﹣R′″=6Ω﹣2Ω﹣1Ω=3Ω．

答：（1）無風時電壓表的示數(shù)為1V；

（2）能夠測量的最大風力為720N；

（3）在電路中串聯(lián)R=3Ω的電阻．