Question

小剛設計了一個風力測定儀，如圖所示，O是轉動軸，OC是輕質金屬滑桿，下面連接著受風板D，AB是一段圓弧電阻，E為限位點，金屬桿OC可在AE間滑動且接觸良好．無風時，OC是豎直的，風力越強，OC桿偏轉的角度越大，閉合開關S后，根據電流表數可以粗略確定風力的大小．電源電壓為9V．
（1）當風力變大時，電流表的示數將________（填“變大“、”變小“或”不變“）
（2）若在電流表旁串聯上一只“6V 4W”的小電鈴，當風力使金屬滑桿OC擺到限位點E時，BE的電阻為11?，此時小電鈴響起報警，求：①小電鈴的電阻；②小電鈴的實際功率．
（3）若較小的風力就使電流表指針有較大的偏轉，則說明風力測定儀的靈敏度較高．請舉出一條提高風力測定儀靈敏度的措施．

Answer 1

解：
（1）AB和OC的共同作用相當于滑動變阻器，電流表測量的是整個電路中的電流，當風力變大時，金屬滑桿向上移動，
滑動變阻器的阻值變小，則電路中的總電阻變小，由歐姆定律I=可知，此時電路中的電流變大．
故答案為：變大．
（2）∵U_額=6V，P_額=4W，
∴小電鈴的電阻為：R_電鈴===9Ω，
則此時電路中的總電阻為：R=R_電鈴+R_BE=9Ω+11Ω=20Ω，
而電源電壓為U=9V，
∴此時電路中的電流為：I_實==≈0.45A，
則小電鈴的實際功率為：P_實=I_實²R_電鈴=（0.45A）²×9Ω=1.8225W．
答：①小電鈴的電阻為9Ω；②小電鈴的實際功率為1.8225W．
（3）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．
分析：（1）電路中，AB和OC的共同作用相當于滑動變阻器，電流表測量的是整個電路中的電流，當風力變大時，首先判斷滑動變阻器電阻的變化，再判斷電路中總電阻的變化，從而根據歐姆定律，可以判斷電路中電流的變化．
（2）知道小電鈴的額定電壓和額定功率，可利用公式R=計算小電鈴的電阻，利用串聯電路電阻的特點，從而可以計算出電路中的總電阻，知道電源電壓，可利用公式I=計算此時電路中的電流，最后利用公式P=I²R計算小電鈴的實際功率．
（3）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．
點評：本題考查了串聯電路電阻和電流的特點，以及學生對滑動變阻器實質的理解，靈活運用歐姆定律和電功率解決實際問題的能力．