Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了一種測定風(fēng)力的裝置，其原理如圖甲所示。迎風(fēng)板與一壓敏電阻Rx連接，工作時迎風(fēng)板總是正對風(fēng)吹來的方向，壓敏電阻的阻值隨風(fēng)力的變化而變化。已知電源電壓恒為9V，定值電阻R＝2Ω，電壓表量程為0～3V，壓敏電阻Rx與迎風(fēng)板承受風(fēng)力F的關(guān)系如圖乙所示。

（1）無風(fēng)時，電路的總電阻；

（2）無風(fēng)時，電壓表的示數(shù)；

（3）求該裝置所能測量的最大風(fēng)力。

Answer 1

【答案】（1）18Ω；（2）1V；（3）720N。

【解析】

（1）由甲電路圖可知，R與Rx串聯(lián)，由圖乙可知無風(fēng)時Rx的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)即可求出總電阻；

（2）無風(fēng)時，利用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)；

（3）當(dāng)所測風(fēng)力最大時，Rx的阻值最小，電路中電流最大，則電壓表的示數(shù)最大，根據(jù)歐姆定律求出電壓表示數(shù)最大時電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出壓敏電阻的阻值，根據(jù)圖乙可知該裝置所能測量的最大風(fēng)力。

（1）由甲電路圖可知，R與Rx串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓，由圖象可知，當(dāng)無風(fēng)時，電阻Rx阻值為：R0＝16Ω，因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，總電阻：

；

（2）電路中的電流：

，

則電壓表示數(shù)為：

；

（3）當(dāng)所測風(fēng)力最大時，Rx的阻值最小，電路中電流最大，則電壓表的示數(shù)最大，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，Rx兩端的電壓：

，

因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流：

，

則由可得壓敏電阻的阻值：

，

由乙圖象可知，該裝置所能測量的最大風(fēng)力為720N。