Question

9．如圖所示，是紅星中學(xué)九年級物理課外實踐活動小組設(shè)計的風(fēng)力測量儀的電路示意圖．其電源電壓U=3V，電路保護(hù)電阻R₁=20Ω，均勻電阻絲的阻值為R₂=30Ω，金屬絲（電阻忽略不計）的上端固定在O點，下端系有一塊塑料片A，當(dāng)風(fēng)從右向左吹動塑料片時，金屬絲向左擺動并與電阻絲保持良好的接觸，風(fēng)力表由電壓表改裝而成．
（l）無風(fēng)時，塑料片豎直下垂，電壓表示數(shù)是多少？電路中的電流是多少？
（2）風(fēng)力最強(qiáng)時，金屬絲滑至電阻絲的最左端，電壓表的示數(shù)是多少？
（3）為什么不在電路中串聯(lián)電流表，把電流表改裝成風(fēng)力表？

Answer 1

分析 由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₂右端接入電路電阻的阻值．
（1）無風(fēng)時，電壓表被短路，故電壓為0；電阻絲與保護(hù)電阻串聯(lián)，由歐姆定律可求得電流；
（2）風(fēng)力最強(qiáng)時，金屬絲滑到最左端時，電壓表測R₂上的電壓，則由歐姆定律可求電壓表的示數(shù)；
（3）由電路圖可知，電路中的電阻不變，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流不變，所以無論風(fēng)力大小，電流表的示數(shù)不變．

解答 解：（1）無風(fēng)時，塑料片豎直下垂，此時電壓表被短路，電壓表的示數(shù)為0伏，R₁與R₂串聯(lián)；
電路中的電流為：I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{3V}{20Ω+30Ω}$=0.06A．
（2）由電路圖可知，金屬絲擺動時，R₂接入電路的電阻不變（把電壓表看作斷路）；
當(dāng)風(fēng)力最強(qiáng)時，電壓表的示數(shù)即為R₂兩端的電壓；
由于R₂接入電路的電阻不變，則電路中的電流不變，即I₂=I=0.06A，
電壓表的示數(shù)：U₂=I₂R₂=0.06A×30Ω=1.8V．
（3）因為無論風(fēng)力大小，R₂接入電路的電阻不變，電路的總電阻不變，電源電壓一定，所以電路中的電流不發(fā)生改變，不能反映風(fēng)力的大小，因此接入電流表不可行．
答：（1）無風(fēng)時，塑料片豎直下垂，電壓表示數(shù)是0V，電路中的電流是0.06A．
（2）風(fēng)力最強(qiáng)時，金屬絲滑至電阻絲的最左端，電壓表的示數(shù)是1.8V．
（3）風(fēng)力變化時，接入電路中的總電阻都沒有發(fā)生，電源電壓一定，電路中的電流也就不會發(fā)生改變，因此接入電流表不可行．

點評 解決本題的關(guān)鍵是知道金屬絲的擺動不影響電路的結(jié)構(gòu)，只是改變了與電壓表并聯(lián)部分，即改變了電壓表測量的電阻．