Question

20．圖甲是某班科技小組設(shè)計(jì)的風(fēng)力測定裝置示意圖，圖乙是其電路圖．電阻R′隨風(fēng)力變化關(guān)系如圖丙所示．已知電源電壓恒為9V，定值電阻R₀=2Ω．使用該裝置測定風(fēng)力，則
（1）電阻R′的阻值隨風(fēng)力的增大怎樣變化？
（2）當(dāng)無風(fēng)時(shí)，求通過電路中的電流．
（3）當(dāng)風(fēng)力最大時(shí)，求定值電阻R₀所消耗的功率．

Answer 1

分析 （1）由圖甲可知，隨風(fēng)力的增大時(shí)擋風(fēng)板移動(dòng)的方向，然后判斷金屬導(dǎo)體桿接入電路的長度變化，進(jìn)一步判斷接入電路的阻值變化；
（2）由圖乙知，電壓表測電阻R₀兩端的電壓，無風(fēng)時(shí)風(fēng)力F=0N，由圖丙找出此時(shí)電阻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；
（3）由圖甲可知電壓表的量程，當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)所測風(fēng)力最大，此時(shí)電壓表的示數(shù)最大，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出定值電阻R₀所消耗的功率．

解答 解：（1）由圖甲可知，隨風(fēng)力的增大，擋風(fēng)板左移，金屬桿接入電路中的長度變短，接入電路中的電阻變小，所以電阻R′隨風(fēng)力的增大而減小；
（2）由圖乙知，電壓表測電阻R₀兩端的電壓，無風(fēng)時(shí)風(fēng)力F=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，通過電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+R′}$=$\frac{9V}{2Ω+16Ω}$=0.5A；
（3）由圖甲可知電壓表的量程為0～3V，
當(dāng)電壓表的示數(shù)U₀=3V時(shí)，所測風(fēng)力最大，
定值電阻R₀所消耗的功率：
P₀=$\frac{{{U}_{0}}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（3V）^{2}}{2Ω}$=4.5W．
答：（1）電阻R′隨風(fēng)力的增大而減小；
（2）當(dāng)無風(fēng)時(shí)，通過電路中的電流為0.5A；
（3）當(dāng)風(fēng)力最大時(shí)，定值電阻R₀所消耗的功率為4.5W．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，要學(xué)會(huì)從所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)還要會(huì)看數(shù)據(jù)圖象．