Question

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

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖甲可知，隨風力的增大，金屬桿接入電路的長度變短，

電阻變小，所以電阻R′隨風力增大而減�。�

答：電阻R′隨風力增大而減�。�

（2）解：由圖丙可知，無風時 R′=16Ω，

此時電路電流I= = =0.5A，

電壓表示數U0=IR0=0.5A×2Ω=1V，

答：無風時電壓表的示數是1V．

（3）解：當風力增加到900N時，由圖丙可知R′=1Ω，

保持電壓表量程不變，即U0=3V，

電壓表示數是3V時，電路電流I′= = =1.5A，

此時電路總電阻R總= = =6Ω＞R0+R′，

應在電路中串聯一個電阻R，R=R總﹣R0﹣R′=6Ω﹣2Ω﹣1Ω=3Ω，

答：應在電路中串聯一個阻值為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，隨風力的增大，擋風板向左移動，金屬導體桿接入電路的長度變短，接入電路的阻值變�。�（2）由圖乙知，電壓表測電阻R0兩端的電壓，無風時風力F=0N，由圖丙找出此時電阻R′的阻值，然后由串聯電路的特點及歐姆定律求出電路電流，最后由U=IR求出電壓表示數．（3）由歐姆定律求出電壓表示數為3V時的電路電流，然后由歐姆定律求出電路總電阻，根據電路總電阻及串聯電路特點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，由串聯電路特點及電功率公式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．
【考點精析】認真審題，首先需要了解滑動變阻器的使用(滑動變阻器的正確使用：A、應串聯在電路中使用；B、接線要“一上一下”；C、通電前應把阻值調至最大的地方)，還要掌握歐姆定律及其應用(歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）)的相關知識才是答題的關鍵．