Question

【題目】我校物理興趣小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)力的裝置，其原理如圖甲所示。壓敏電阻Rn的阻值隨風(fēng)力的變化而變化，壓敏電阻Rn與迎風(fēng)板承受風(fēng)力F的關(guān)系如圖乙所示。已知電源電壓恒為4.5V，定值電阻R＝1.0Ω。試問：

(1)無風(fēng)時(shí)，求電壓表的示數(shù)和定值電阻的電功率；

(2)如果電壓表的量程為0~3V，求該裝置所能測(cè)量的最大風(fēng)力；

(3)若把電壓表改成風(fēng)力表，它的刻度是否均勻？請(qǐng)說明理由。

Answer 1

【答案】(1)1V 1W；(2)720N；(3)不均勻 電表的示數(shù)和壓敏電阻阻值不成正比

【解析】

由題意可知，本題考查了敏感電阻在實(shí)際電路中的應(yīng)用，并涉及到動(dòng)態(tài)電路中極值的計(jì)算、電表的改裝問題；可以根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)、電路安全的條件、歐姆定律進(jìn)行分析計(jì)算。

(1)無風(fēng)時(shí)由圖像可知此時(shí)壓敏電阻的阻值為3.5 ，此時(shí)電路中的電流

電壓表的示數(shù)為定值電阻兩端的電壓

此時(shí)定值電阻的電功率

(2)當(dāng)電壓表示數(shù)為3V時(shí)，此時(shí)電路中電流最大，壓敏電阻Rn的阻值最小，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的風(fēng)力最大。根據(jù)題意可求電路中的電流

壓敏電阻Rn的兩端電壓

故壓敏電阻的阻值為

此時(shí)所對(duì)應(yīng)的風(fēng)力最大，根據(jù)圖象可得最大風(fēng)力為720N；

(3)由串聯(lián)分壓可得電壓表示數(shù)和壓敏電阻阻值Rn的關(guān)系式

由上式可知，電壓表的示數(shù)和壓敏電阻阻值Rn不成正比或反比，故改裝后的風(fēng)力表刻度不均勻。

答：(1)無風(fēng)時(shí)，求電壓表的示數(shù)為1A，定值電阻的電功率為1W；

(2)電壓表的量程為0~3V時(shí)，該裝置所能測(cè)量的最大風(fēng)力為720N；

(3)若把電壓表改成風(fēng)力表，它的刻度是不均勻的，因?yàn)殡姳淼氖緮?shù)和壓敏電阻阻值不成正比或反比。