Question

小明設計了一個風力測定儀，如圖所示，O是轉動軸，OC是輕質金屬桿，AB是一段圓弧電阻，金屬桿下面鏈接著受風板D，P點是金屬桿與圓弧電阻的接觸點．OC可以在AB上滑動．無風時，OC是豎直的，鳳越強，OC桿偏轉的角度越大，閉合開關后，由電流表示數(shù)可以粗略確定風力的大小關系．電源電壓為6V．
（1）說出電路中電流大小與風力大小關系．
（2）較小的風力使電流表指針有較大的偏轉，則風力測定儀靈敏度高．請列舉兩條提高風力測定儀靈敏度的措施．
（3）若把電流換成一個“2.5V，1W”的小燈泡，某風力下小燈泡正常發(fā)光2min，求圓弧電阻在這段時間內消耗的電能．

Answer 1

【答案】分析：（1）由圖可知風力變化時，AB圓弧形電阻接入電路電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化．
（2）要提高裝置反映風力大小的性能和靈敏度，可以使電流表接在小量程上、減小金屬滑桿與圓弧電阻間的摩擦，減小金屬滑桿OC質量．
（3）燈泡正常發(fā)光，利用燈泡的額定電壓和額定功率求出電路中的電流；再根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點求出圓弧電阻兩端的電壓；利用電能計算公式W=UIt求出圓弧電阻在這段時間內消耗的電能．
解答：解：（1）當風力越大時，AB圓弧形電阻接入電路的電阻變小，電路的總電阻變小，根據(jù)I=可知，電路中的電流變大．所以電路中電流越大，風力越大；
答：電路中電流越大，風力越大．
（2）要提高裝置反映風力大小的性能和靈敏度，可以使電流表接在小量程上、減小金屬滑桿與圓弧電阻間的摩擦，減小金屬滑桿OC質量． 
答：電流表接在小量程上，減小金屬滑桿與圓弧電阻間的摩擦．
（3）電路中的電流I===6.25A，
圓弧電阻兩端的電壓U_BP=U-U_L=6V-2.5V=3.5V，
圓弧電阻2min消耗的電能W=U_BPIt=3.5V×6.25A=21.875J．
答：圓弧電阻在這段時間內消耗的電能為21.875J．
點評：本題考查了串聯(lián)電路電壓和電流的特點，以及學生對滑動變阻器實質的理解，靈活運用歐姆定律、電功、電功率解決實際問題的能力．認識到金屬桿OC與弧形電阻AB組合是一個滑動變阻器是解題的關鍵．