Question

5．如圖所示，是紅星中學九年級物理課外實踐活動小組設(shè)計的風力測量儀的電路示意圖，其電源電壓U=3V，電路保護電阻R₁=2Ω，均勻電阻絲的阻值為R₃=3Ω，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，當風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，風力表有電壓表改裝而成．
（1）無風時，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）風力最強時，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）無風時，電壓表被短路，故電壓為0；電阻絲與保護電阻串聯(lián)，由歐姆定律可求得電流；
（2）根據(jù)電壓表內(nèi)阻很及電壓表的連接方式，判斷出電流的流向．風力最強時，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，所以無論風力大小，電流表的示數(shù)不變．

解答 解：（1）無風時，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)，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律和歐姆定律；電路中的電流為：I=$\frac{U}{{R}_{1}{+R}_{2}}=\frac{3V}{2Ω+3Ω}$=0.6A．
（2）由電路圖可知，電壓表接在變阻器的滑片上，因電壓表內(nèi)阻很大，所以，無論金屬絲如何擺動，電流要通過全部電阻絲，即金屬絲擺動時，R₂接入電路的電阻不變；
當風力最強時，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=0.6A，
電壓表的示數(shù)：U₂=I₂R₂=0.6A×3Ω=1.8V．
（3）因為無論風力大小，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，不能反映風力的大小，因此接入電流表不可行．
答：（1）無風時，塑料片豎直下垂，電壓表示數(shù)是0V，電路中的電流是0.6A．
（2）風力最強時，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 本題聯(lián)系實際，考查歐姆定律、串聯(lián)電路的規(guī)律的靈活應(yīng)用及對實驗方案的評估能力，解決本題的關(guān)鍵是知道金屬絲的擺動時，電路中的電流大小始終不變，只改變了電壓表測量的電壓大�。�有難度．