Question

【题目】图甲是某班科技小组设计的风力测定装置示意图，图乙是其电路图．电阻R′随风力变化关系如图丙所示．已知电源电压恒为9V，定值电阻R0=2Ω，电压表量程为0～3V．使用该装置测定风力，则
（1）电阻R′的阻值随风力的增大怎样变化？
（2）求无风时电压表的示数．
（3）如果保持电压表量程不变，且只能在电路中增加一个电阻R，使该装置能测量的最大风力增加到900N，计算电阻R的阻值，并说明其连接方式．
（4）计算改装后该装置电路总功率的变化范围．（计算结果保留一位小数）

Answer 1

【答案】
（1）解：由图甲可知，随风力的增大，金属杆接入电路的长度变短，

电阻变小，所以电阻R′随风力增大而减小．

答：电阻R′随风力增大而减小．

（2）解：由图丙可知，无风时 R′=16Ω，

此时电路电流I= = =0.5A，

电压表示数U0=IR0=0.5A×2Ω=1V，

答：无风时电压表的示数是1V．

（3）解：当风力增加到900N时，由图丙可知R′=1Ω，

保持电压表量程不变，即U0=3V，

电压表示数是3V时，电路电流I′= = =1.5A，

此时电路总电阻R总= = =6Ω＞R0+R′，

应在电路中串联一个电阻R，R=R总﹣R0﹣R′=6Ω﹣2Ω﹣1Ω=3Ω，

答：应在电路中串联一个阻值为3Ω的电阻．

（4）解：由图丙可知，R′的最大阻值为R最大′=16Ω，

电路最小电功率P最小= = ≈3.9W，

由图丙可知，R′的最小阻值为R最小′=1Ω，

电路的最大功率P最大= = =13.5W，

则功率的变化范围是3.9W≤P≤13.5W．

答：改装后该装置电路总功率的变化范围是3.9W≤P≤13.5W．

【解析】（1）由图甲可知，随风力的增大，挡风板向左移动，金属导体杆接入电路的长度变短，接入电路的阻值变小．（2）由图乙知，电压表测电阻R0两端的电压，无风时风力F=0N，由图丙找出此时电阻R′的阻值，然后由串联电路的特点及欧姆定律求出电路电流，最后由U=IR求出电压表示数．（3）由欧姆定律求出电压表示数为3V时的电路电流，然后由欧姆定律求出电路总电阻，根据电路总电阻及串联电路特点判断接入的电阻接法并求出其阻值．（4）由图丙求出电阻R′的最大阻值及最小阻值，由串联电路特点及电功率公式P= 求出电路的最小电功率及最大电功率，然后确定电功率的范围．
【考点精析】认真审题，首先需要了解滑动变阻器的使用(滑动变阻器的正确使用：A、应串联在电路中使用；B、接线要“一上一下”；C、通电前应把阻值调至最大的地方)，还要掌握欧姆定律及其应用(欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）)的相关知识才是答题的关键．