Question

小明同学设计了一个风速仪，图甲是它的原理示意图．定值电阻R₀=15Ω，R_l 是压力传感器（其电阻值会随所受压力大小变化而变化，变化关系如图乙），电源电压恒为6V，电流表的量程为0～0.6A，风压板是一块长方形的轻质塑料板，它的面积为0.4m²．

风级	名称	风速（m/s）	风压（pa）
0	无风	0～0.2	0～0.025
1	软风	0.3～1.5	0.056～0.14
2	轻风	1.6～3.3	0.16～6.8
3	微风	3.4～5.4	7～18
4	和风	5.5～7.9	19～39
5	劲风	8.0～10.7	40～72
6	强风	10.8～13.8	73～119

（1）正常使用时，如果风力的增大则电路中电流表示数将如何变化

变大

．
（2）闭合开关后电流表的读数为0.15A，风压板上所受到的压力是多少？此时的风力为几级？
（3）你认为此风速仪存在的不足之处是

最大只能测量5级风，测量范围太小

（写出一点即可）．

Answer 1

分析：（1）由图乙判断风力增大，压力传感器阻值如何变化，然后应用欧姆定律判断电路电流如何变化．
（2）知道电流表的读数（此时电路中的电流）、电源电压，求出串联电阻值，利用串联电阻的特点求压力传感器的电阻，对照表中数据找出风压板上所受到的压力和此时的风速；
（3）当R_l是0Ω时，风压板上所受到的压力最大，求出风压，找出能测量的最大风速然后分析答题．

解答：解：（1）由图乙所示图象可知，风力增大，压力传感器电阻减小，电路总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律可知电路电流增大，电流表示数增大．
（2）∵I=

U

R

，
∴R_串=

U

I

=

6V

0.15A

=40Ω，
R₁=R_串-R₀=40Ω-15Ω=25Ω；
查图乙得风压板上所受到的压力：
F=4N，
p=

F

S

=

4N

0.4m2

=10Pa，
查表可知，风力为3级．
（3）当R_l=0Ω，查图乙得风压板上所受到的压力为F_大=24N，
最大风压：p_大=

F最大

S

=

24N

0.4m2

=60Pa，
查表得最大只能测量5级风，此风速仪最大只能测5级风，测量范围小；
除此之外还有：风速达到一定值后，电流表示数不再变大，无法显示风速大小；
当风速太小时，电流表示数变化不明显，风速仪精度不够．
查表得最大只能测量5级风．
故答案为：（1）变大；（2）风压板上所受到的压力是为4N，此时的风力为3级；（3）最大只能测量5级风，测量范围太小．

点评：本题考查了学生对欧姆定律、压强公式的掌握和运用，能从图表中得出相关信息是本题的关键．