Question

如圖所示，是物理興趣小組設計的風力測量儀的電路示意圖．其電源電壓為3伏，電路保護電阻R₁=20歐，均勻電阻絲的阻值R₂=5歐，金屬絲OA（電阻忽略不計）的上端固定在O點，下端系有一塊塑料片B，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，風力表由電壓表改裝而成．
（1）無風時，塑料片豎直下垂，電壓表示數是多少？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，電壓表的示數是多少？
（3）有人建議在此電路中串聯一個電流表，用電流表的示數反映風力大小，你認為是否可行，請說明理由．

Answer 1

【答案】分析：由電路圖可知，R₁與R₂的最大阻值串聯，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，由歐姆定律可求得電流；
（2）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；
（3）由電路圖可知，電路中的電阻不變，根據歐姆定律可知電路中的電流不變，所以無論風力大小，電路中的電流均不變．
解答：解：（1）∵此時電壓表被短路，
∴電壓表的示數為0伏；
電路中的電流I===0.12A．
答：無風時，電壓表示數為0V，電路中的電流為0.12A．
（2）當風力最強時，電壓表的示數即為R₂兩端的電壓，
電路中的電流I₂=I=0.12A，
電壓表的示數U₂=I₂R₂=0.12A×5Ω=0.6V．
答：風力最強時，電壓表的示數為0.6V．
（3）不可行．        
因為無論風力大小，接入電路中的總電阻都沒有發生改變，電源電壓一定，電路中的電流也就不會發生改變，因此接入電流表不可行．
點評：解決本題的關鍵是知道金屬絲的擺動不影響電路的結構，只是改變了與電壓表并聯部分，即改變了電壓表測量的電阻．