Question

6．如圖所示，是九年級(jí)物理課外實(shí)踐活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的風(fēng)力測(cè)量儀的電路示意圖，其電源電壓U=5V，電路保護(hù)電阻R₁=20Ω，均勻電阻絲的阻值為R₂=5Ω，金屬絲（電阻忽略不計(jì)）的上端固定在O點(diǎn)，下端系有一塊塑料片A，當(dāng)風(fēng)從右向左吹動(dòng)塑料片時(shí)，金屬絲向左擺動(dòng)并與電阻絲保持良好的接觸，風(fēng)力表由電壓表改裝而成．
（1）無風(fēng)時(shí)，塑料片豎直下垂，電壓表示數(shù)是多少？電路中的電流時(shí)多少？
（2）風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)，金屬絲滑至電阻絲的最左端，電壓表的示數(shù)是多少？
（3）如果將圖中的電壓表改換為電流表，請(qǐng)計(jì)算風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)電流表的示數(shù)？

Answer 1

分析 由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂右邊部分接入電路電阻的電壓．
（1）無風(fēng)時(shí)，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(shí)，金屬絲滑到最左端時(shí)，電壓表測(cè)R₂上的電壓，則由歐姆定律可求電壓表的示數(shù)；
（3）將圖中的電壓表改換為電流表，當(dāng)風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)，電路為R₁的簡單電路，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出其大�。�

解答 解：
由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂右半部分接入電路電阻的電壓，R₂相當(dāng)于定值電阻接入電路中，
（1）無風(fēng)時(shí)，塑料片豎直下垂，此時(shí)電壓表被短路，電壓表的示數(shù)為0伏；
電流表的示數(shù)為：I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{5V}{20Ω+5Ω}$=0.2A．
（2）當(dāng)風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)，電壓表的示數(shù)即為R₂兩端的電壓，
電路中的電流I₂=I=0.2A，
電壓表的示數(shù)U₂=I₂R₂=0.2A×5Ω=1V．
（3）將圖中的電壓表改換為電流表，
當(dāng)風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)，電路為R₁的簡單電路，所以此時(shí)電流表的示數(shù)：
I′=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{5V}{20Ω}$=0.25A．
答：（1）無風(fēng)時(shí)，塑料片豎直下垂，電壓表示數(shù)是0V，電路中的電流是0.2A．
（2）風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)，金屬絲滑至電阻絲的最左端，電壓表的示數(shù)是1V．
（3）如果將圖中的電壓表改換為電流表，請(qǐng)計(jì)算風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)電流表的示數(shù)為0.25A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電阻的串聯(lián)和歐姆定律的應(yīng)用，要注意電壓表改換為電流表前，金屬絲的擺動(dòng)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(cè)量的電阻；改換后金屬絲的擺動(dòng)影響電路的結(jié)構(gòu)．