Question

7．張林同學設計了一個風速儀，圖甲是它的原理示意圖．定值電阻Ro=10 歐，R_l 是壓力傳感器（其電阻值會隨所受壓力大小變化而變化，變化關系如圖乙），電源電壓恒為3 伏，電流表的量程為0-0.6 安，風壓板是一塊長方形的輕質(zhì)塑料板，它的面積為0.4米²．
（ 1 ）在電路中連入R₀的目的是防止電路發(fā)生短路
（ 2 ）閉合開關后電流表讀數(shù)為0.15A，風壓板上所受到的壓力是多少？此時的風速為多少？
（ 3 ）你認為此風速儀存在的不足之處是（寫出一點即可）．

風級	名稱	風速（m/s）	風亞（Pa）
0	無風	0-0.2	0-0.025
1	軟風	0.3-1.5	0.056-0.14
2	輕風	1.6-3.3	0.16-6.8
3	微風	3.4-5.4	7-18
4	和風	5.5-7.9	19-39
5	清勁風	8.0-10.7	40-72
6	強風	10.8-13.8	73-119

Answer 1

分析 （1）由圖乙可知，當壓力為24N時壓力傳感器的電阻為0，為防止此時的短路，連入定值電阻R₀；
（2）知道電流表的讀數(shù)（此時電路中的電流）、電源電壓，求出串聯(lián)電阻值，利用串聯(lián)電阻的特點求壓力傳感器的電阻，對照表中數(shù)據(jù)找出風壓板上所受到的壓力和此時的風速；
（3）當R_l是0Ω時，風壓板上所受到的壓力最大，求出風壓，找出能測量的最大風速然后分析答題．

解答 解：（1）在電路中連入R₀的目的是保護電路，防止電路發(fā)生短路；
（2）R_串=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.15A}$=20Ω，
R₁=R_串-R₀=20Ω-10Ω=10Ω；
查圖乙得風壓板上所受到的壓力：
F=16N，
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{16N}{0.4{m}^{2}}$=40Pa，
查表得風速：
v=8m/s；
（3）當R_l=0Ω，查圖乙得風壓板上所受到的壓力為F_大=24N，
最大風壓：
p_大=$\frac{{F}_{大}}{S}$=$\frac{24N}{0.4{m}^{2}}$=60Pa，
查表得最大只能測量5級風，此風速儀最大只能測5級風，測量范圍�。�
除此之外還有：風速達到一定值后，電流表示數(shù)不再變大，無法顯示風速大小；
當風速太小時，電流表示數(shù)變化不明顯，風速儀精度不夠．
查表得最大只能測量5級風．
答：（1）防止電路發(fā)生短路；
（2）風壓板上所受到的壓力是16N，此時的風速為8m/s；
（3）最大只能測量5級風，測量范圍太�。�

點評 本題考查了學生對歐姆定律、壓強公式的掌握和運用，能從圖表中得出相關信息是本題的關鍵．