Question

我市東部部沿海聳起一片“風電林”，為我市的經濟發展提供了可再生綠色能源，為旅游業帶來新亮點。小明對風力的研究也產生了濃厚的興趣，和同學一起設計了“風力測試儀”的原理圖，如圖所示，已知電源電壓12V，R₀為20Ω，OB長為10cm，AB長為20cm、阻值為60Ω的均勻電阻絲。OP為質量、電阻均不計的金屬細桿，下端連接一個重為3N的圓球P。金屬細桿OP始終與電阻絲AB接觸良好且無摩擦。閉合開關S，無風時，OP下垂并與電阻絲的B端接觸；有風時，圓球P受風力作用，使金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉。請你解答下列問題：（9分）

⑴無風時電流表示數是多少？

⑵當金屬細桿OP滑到AB中點時電路消耗的總功率是多少？

⑶當金屬細桿OP滑到A點時圓球P受的風力是多大？

⑷若將電流表的刻度改為風力表的刻度值，請問表盤刻度均勻嗎？簡要說明理由。

 

Answer 1

⑴0.15A；

⑵2.88W

⑶6N

⑷表盤刻度不均勻。由于R₀在存在，電路中的電流與電阻絲拉入電路的阻值不成反比，因此將電流表刻度改為風力表的刻度，刻度盤不均勻。

解析:無風時電流表示數是I=U/ R₀=12V/80Ω=0.15A; 當金屬細桿OP滑到AB中點時,電路中的電阻是50Ω，電路消耗的總功率是P=U²/R=(12V)²/50Ω=2.88W. 當金屬細桿OP滑到A點時圓球P受的風力是6N. 表盤刻度不均勻。由于R₀在存在，電路中的電流與電阻絲拉入電路的阻值不成反比，因此將電流表刻度改為風力表的刻度，刻度盤不均勻。