Question

20．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．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）当无风时，求通过电路中的电流．
（3）当风力最大时，求定值电阻R₀所消耗的功率．

Answer 1

分析 （1）由图甲可知，随风力的增大时挡风板移动的方向，然后判断金属导体杆接入电路的长度变化，进一步判断接入电路的阻值变化；
（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，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流；
（3）由图甲可知电压表的量程，当电压表的示数最大时所测风力最大，此时电压表的示数最大，根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出定值电阻R₀所消耗的功率．

解答 解：（1）由图甲可知，随风力的增大，挡风板左移，金属杆接入电路中的长度变短，接入电路中的电阻变小，所以电阻R′随风力的增大而减小；
（2）由图乙知，电压表测电阻R₀两端的电压，无风时风力F=0N，
由图丙可知，R′=16Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，通过电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+R′}$=$\frac{9V}{2Ω+16Ω}$=0.5A；
（3）由图甲可知电压表的量程为0～3V，
当电压表的示数U₀=3V时，所测风力最大，
定值电阻R₀所消耗的功率：
P₀=$\frac{{{U}_{0}}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（3V）^{2}}{2Ω}$=4.5W．
答：（1）电阻R′随风力的增大而减小；
（2）当无风时，通过电路中的电流为0.5A；
（3）当风力最大时，定值电阻R₀所消耗的功率为4.5W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，要学会从所给信息中找到有用的数据还要会看数据图象．