Question

【題目】如圖所示，甲是小聰設(shè)計的一種測定風(fēng)力的裝置示意圖。一根由絕緣材料制成的輕質(zhì)彈簧穿在光滑的金屬桿上，金屬桿左端M通過線連人電路，彈簧右端與迎風(fēng)板連接，導(dǎo)線接在迎風(fēng)板上N點并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動且與金屬桿接觸良好均勻金屬桿的阻值隨長度均勻變化，測量時讓迎風(fēng)板止對風(fēng)吹來的方向，電壓表示數(shù)會隨風(fēng)力大小而變化。小聰聽物理老師講過電源內(nèi)部其實是有電阻的，于是他把電源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖析成如圖乙所示，若已知電源電壓E＝4.5V，定值電阻R＝0.5Ω，電源內(nèi)阻r＝0.5Ω，金屬桿接入電路中的電阻R2與迎風(fēng)板所承受風(fēng)力F的關(guān)系如圖丙所示。求

（1）無風(fēng)時電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr；

（2）若要把電壓表改為風(fēng)力表，電壓表為U1＝1.5V刻度處所標(biāo)風(fēng)力F1的值。

Answer 1

【答案】（1）0.5W（2）600N

【解析】

（1）由圖甲知，電源、金屬桿以及定值電阻R串聯(lián)，由圖象可知無風(fēng)時金屬桿接入電路的阻值，由串聯(lián)電路特點和歐姆定律先計算電路中電流，再由P＝I2R計算電源內(nèi)部的發(fā)熱功率；

（2）由電路特點和歐姆定律計算電壓表1.5V時電路的電流，從而計算此時金屬桿連入電路的阻值，由圖象讀出此時的風(fēng)力值。

解：

（1）由圖甲知，電源、金屬桿以及定值電阻R串聯(lián)，

由圖丙知，無風(fēng)時金屬桿接入電路的阻值Rx0＝3.5Ω，

由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得，電路中電流：

，

所以電源內(nèi)部的發(fā)熱功率：Pr＝I2Rr＝（1A）2×0.5Ω＝0.5W；

（2）由圖知電壓表測金屬桿兩端電壓，由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得，此時電路中電流：

，由歐姆定律可得此時金屬桿連入電路的阻值：

，

由圖象知，此時風(fēng)力為600N，即電壓表1.5V刻度處所標(biāo)風(fēng)力F1的值應(yīng)為600N。

答：（1）無風(fēng)時電源內(nèi)部的發(fā)熱功率為0.5W；

（2）若要把電壓表改為風(fēng)力表，電壓表1.5V刻度處所標(biāo)風(fēng)力F1的值為600N。