Question

【题目】某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图甲所示。迎风板与一压敏电阻Rx连接，工作时迎风板总是正对风吹来的方向，压敏电阻的阻值随风力的变化而变化。已知电源电压恒为9V，定值电阻R＝2Ω，电压表量程为0～3V，压敏电阻Rx与迎风板承受风力F的关系如图乙所示。

（1）无风时，电路的总电阻；

（2）无风时，电压表的示数；

（3）求该装置所能测量的最大风力。

Answer 1

【答案】（1）18Ω；（2）1V；（3）720N。

【解析】

（1）由甲电路图可知，R与Rx串联，由图乙可知无风时Rx的阻值，根据电阻的串联即可求出总电阻；

（2）无风时，利用欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电压表的示数；

（3）当所测风力最大时，Rx的阻值最小，电路中电流最大，则电压表的示数最大，根据欧姆定律求出电压表示数最大时电路中的电流，再根据欧姆定律求出压敏电阻的阻值，根据图乙可知该装置所能测量的最大风力。

（1）由甲电路图可知，R与Rx串联，电压表测R两端的电压，由图象可知，当无风时，电阻Rx阻值为：R0＝16Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，总电阻：

；

（2）电路中的电流：

，

则电压表示数为：

；

（3）当所测风力最大时，Rx的阻值最小，电路中电流最大，则电压表的示数最大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，Rx两端的电压：

，

因串联电路中各处的电流相等，所以，电路中的电流：

，

则由可得压敏电阻的阻值：

，

由乙图象可知，该装置所能测量的最大风力为720N。