Question

张林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=10Ω欧，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3V，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	清劲风	8.0～10.7	40～72
6	强风	10.8～13.8	73～119

（ 1 ）在电路中连入R₀的目的是

 

．
（ 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？此时的风速为多少？
（ 3 ）你认为此风速仪存在的不足之处是

 

（写出一点即可）．

Answer 1

分析：（1）由图乙可知，当压力为24N时压力传感器的电阻为0，为防止此时的短路，连入定值电阻R₀；
（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．

解答：解：（1）在电路中连入R₀的目的是保护电路，防止电路发生短路；
（2）R_串=

U

I

=

3V

0.15A

=20Ω，
R₁=R_串-R₀=20Ω-10Ω=10Ω；
查图乙得风压板上所受到的压力：
F=16N，
p=

F

s

=

16N

0.4m2

=40Pa，
查表得风速：
v=8m/s；
（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大

s

=

24N

0.4m2

=60Pa，
查表得最大只能测量5级风．
故答案为：（1）防止电路发生短路；
（ 2 ）风压板上所受到的压力是16N，此时的风速为8m/s；
（ 3 ）最大只能测量5级风．

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．