Question

6．如图所示，是九年级物理课外实践活动小组设计的风力测量仪的电路示意图，其电源电压U=5V，电路保护电阻R₁=20Ω，均匀电阻丝的阻值为R₂=5Ω，金属丝（电阻忽略不计）的上端固定在O点，下端系有一块塑料片A，当风从右向左吹动塑料片时，金属丝向左摆动并与电阻丝保持良好的接触，风力表由电压表改装而成．
（1）无风时，塑料片竖直下垂，电压表示数是多少？电路中的电流时多少？
（2）风力最强时，金属丝滑至电阻丝的最左端，电压表的示数是多少？
（3）如果将图中的电压表改换为电流表，请计算风力最强时电流表的示数？

Answer 1

分析 由电路图可知，R₁与R₂串联，电压表测R₂右边部分接入电路电阻的电压．
（1）无风时，电压表被短路，故电压为0；电阻丝与保护电阻串联，由欧姆定律可求得电流；
（2）风力最强时，金属丝滑到最左端时，电压表测R₂上的电压，则由欧姆定律可求电压表的示数；
（3）将图中的电压表改换为电流表，当风力最强时，电路为R₁的简单电路，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出其大小．

解答 解：
由电路图可知，R₁与R₂串联，电压表测R₂右半部分接入电路电阻的电压，R₂相当于定值电阻接入电路中，
（1）无风时，塑料片竖直下垂，此时电压表被短路，电压表的示数为0伏；
电流表的示数为：I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{5V}{20Ω+5Ω}$=0.2A．
（2）当风力最强时，电压表的示数即为R₂两端的电压，
电路中的电流I₂=I=0.2A，
电压表的示数U₂=I₂R₂=0.2A×5Ω=1V．
（3）将图中的电压表改换为电流表，
当风力最强时，电路为R₁的简单电路，所以此时电流表的示数：
I′=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{5V}{20Ω}$=0.25A．
答：（1）无风时，塑料片竖直下垂，电压表示数是0V，电路中的电流是0.2A．
（2）风力最强时，金属丝滑至电阻丝的最左端，电压表的示数是1V．
（3）如果将图中的电压表改换为电流表，请计算风力最强时电流表的示数为0.25A．

点评 本题考查了电阻的串联和欧姆定律的应用，要注意电压表改换为电流表前，金属丝的摆动不影响电路的结构，只是改变了与电压表并联部分，即改变了电压表测量的电阻；改换后金属丝的摆动影响电路的结构．