Question

【题目】我校物理兴趣小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图甲所示。压敏电阻Rn的阻值随风力的变化而变化，压敏电阻Rn与迎风板承受风力F的关系如图乙所示。已知电源电压恒为4.5V，定值电阻R＝1.0Ω。试问：

(1)无风时，求电压表的示数和定值电阻的电功率；

(2)如果电压表的量程为0~3V，求该装置所能测量的最大风力；

(3)若把电压表改成风力表，它的刻度是否均匀？请说明理由。

Answer 1

【答案】(1)1V 1W；(2)720N；(3)不均匀 电表的示数和压敏电阻阻值不成正比

【解析】

由题意可知，本题考查了敏感电阻在实际电路中的应用，并涉及到动态电路中极值的计算、电表的改装问题；可以根据串联电路的特点、电路安全的条件、欧姆定律进行分析计算。

(1)无风时由图像可知此时压敏电阻的阻值为3.5 ，此时电路中的电流

电压表的示数为定值电阻两端的电压

此时定值电阻的电功率

(2)当电压表示数为3V时，此时电路中电流最大，压敏电阻Rn的阻值最小，此时所对应的风力最大。根据题意可求电路中的电流

压敏电阻Rn的两端电压

故压敏电阻的阻值为

此时所对应的风力最大，根据图象可得最大风力为720N；

(3)由串联分压可得电压表示数和压敏电阻阻值Rn的关系式

由上式可知，电压表的示数和压敏电阻阻值Rn不成正比或反比，故改装后的风力表刻度不均匀。

答：(1)无风时，求电压表的示数为1A，定值电阻的电功率为1W；

(2)电压表的量程为0~3V时，该装置所能测量的最大风力为720N；

(3)若把电压表改成风力表，它的刻度是不均匀的，因为电表的示数和压敏电阻阻值不成正比或反比。