Question

如甲圖所示是某小組同學(xué)制作的一個風力測試儀。電源電壓為4V，R₁=10Ω，R₂=30Ω，R₂是粗細均勻的電阻絲，木球用金屬絲（電阻不計）懸掛于A點，A點接入電路且金屬絲與線狀電阻R₂接觸良好，無風時金屬絲剛好接觸于電阻絲最右端。電阻絲R₂接入電路的電阻與小球所能承受風力F的關(guān)系如圖乙所示。
（1）分析R₁的作用。
（2）請通過計算得出風力為0N、720N時，電壓表的示數(shù)。并在電壓表表盤（圖丙）上標出風力為0N、720N的刻度位置。
（3）小組的同學(xué)認為此裝置存在一些不足，于是他們利用現(xiàn)有的器材對此裝置進行了改進（圖丁）所示。針對甲圖裝置的不足請你對他們改進的電路進行合理評價（至少寫出兩條）。
（4）請你對改進后的裝置在制作或使用過程，應(yīng)注意的問題提出兩條合理的建議。

Answer 1

（1）分析R₁的作用是保護電路，防止風力過大時，電路短路，損壞電源。
（2）
當F＝0時，由圖乙得R₂＝30Ω，U₁／U₂＝R₁／R₂；（U-U₂）／U₂＝R₁／R₂，（4V-U₂）／U₂＝10Ω／30Ω； U₂＝3V；
當F＝720N時，由圖乙得R₂＝0Ω， U₂＝0V
在丙圖3V和0V位置分別標出0N和720N。如圖（兩個答案：選0―3V或0―15V的量程都可以）。

（3）評價：
①改進后的方案，當風力增強時，電壓表示數(shù)變大，符合人們的認知習慣。
②無論風力大小，電路消耗的總功率較小，節(jié)約電能。
③電壓表的示數(shù)與風力的變化成正比，示數(shù)均勻。
（合理即可，任選兩條即可）
（4）建議：
①電壓表選用小量程，當風力變化較小時時，其示數(shù)變化明顯，便于觀察
②電源電壓、R₁、R₂及電壓表的量程配置要合理，防止風力過大時，損壞電路；
③將小球換成面積較大輕質(zhì)擋風板，使風力測試儀更加靈敏。
④使用時，其朝向要正確。
⑤保證金屬絲與R₂接觸良好且摩擦較小。
（合理即可，任選兩條即可）