Question

【題目】圖甲是某班科技小組設(shè)計(jì)的風(fēng)力測(cè)定裝置示意圖，圖乙是其電路圖．電阻R′隨風(fēng)力變化關(guān)系如圖丙所示．已知電源電壓恒為9V，定值電阻R0=2Ω，電壓表量程為0～3V．使用該裝置測(cè)定風(fēng)力，則
（1）電阻R′的阻值隨風(fēng)力的增大怎樣變化？
（2）求無(wú)風(fēng)時(shí)電壓表的示數(shù)．
（3）如果保持電壓表量程不變，且只能在電路中增加一個(gè)電阻R，使該裝置能測(cè)量的最大風(fēng)力增加到900N，計(jì)算電阻R的阻值，并說(shuō)明其連接方式．
（4）計(jì)算改裝后該裝置電路總功率的變化范圍．（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖甲可知，隨風(fēng)力的增大，金屬桿接入電路的長(zhǎng)度變短，

電阻變小，所以電阻R′隨風(fēng)力增大而減小．

答：電阻R′隨風(fēng)力增大而減�。�

（2）解：由圖丙可知，無(wú)風(fēng)時(shí) R′=16Ω，

此時(shí)電路電流I= = =0.5A，

電壓表示數(shù)U0=IR0=0.5A×2Ω=1V，

答：無(wú)風(fēng)時(shí)電壓表的示數(shù)是1V．

（3）解：當(dāng)風(fēng)力增加到900N時(shí)，由圖丙可知R′=1Ω，

保持電壓表量程不變，即U0=3V，

電壓表示數(shù)是3V時(shí)，電路電流I′= = =1.5A，

此時(shí)電路總電阻R總= = =6Ω＞R0+R′，

應(yīng)在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻R，R=R總﹣R0﹣R′=6Ω﹣2Ω﹣1Ω=3Ω，

答：應(yīng)在電路中串聯(lián)一個(gè)阻值為3Ω的電阻．

（4）解：由圖丙可知，R′的最大阻值為R最大′=16Ω，

電路最小電功率P最小= = ≈3.9W，

由圖丙可知，R′的最小阻值為R最小′=1Ω，

電路的最大功率P最大= = =13.5W，

則功率的變化范圍是3.9W≤P≤13.5W．

答：改裝后該裝置電路總功率的變化范圍是3.9W≤P≤13.5W．

【解析】（1）由圖甲可知，隨風(fēng)力的增大，擋風(fēng)板向左移動(dòng)，金屬導(dǎo)體桿接入電路的長(zhǎng)度變短，接入電路的阻值變小．（2）由圖乙知，電壓表測(cè)電阻R0兩端的電壓，無(wú)風(fēng)時(shí)風(fēng)力F=0N，由圖丙找出此時(shí)電阻R′的阻值，然后由串聯(lián)電路的特點(diǎn)及歐姆定律求出電路電流，最后由U=IR求出電壓表示數(shù)．（3）由歐姆定律求出電壓表示數(shù)為3V時(shí)的電路電流，然后由歐姆定律求出電路總電阻，根據(jù)電路總電阻及串聯(lián)電路特點(diǎn)判斷接入的電阻接法并求出其阻值．（4）由圖丙求出電阻R′的最大阻值及最小阻值，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及電功率公式P= 求出電路的最小電功率及最大電功率，然后確定電功率的范圍．
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題，首先需要了解滑動(dòng)變阻器的使用(滑動(dòng)變阻器的正確使用：A、應(yīng)串聯(lián)在電路中使用；B、接線要“一上一下”；C、通電前應(yīng)把阻值調(diào)至最大的地方)，還要掌握歐姆定律及其應(yīng)用(歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）)的相關(guān)知識(shí)才是答題的關(guān)鍵．