题目内容

小明、小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置．其原理如图所示：绝缘轻弹簧的左端固定在O点，右端与中心有孔、表面竖直的金属迎风板相连，一起套在左端也固定在O点的粗细均匀、电阻随长度均匀变化且水平放置的金属杆上，迎风板与金属杆接触良好；电路中左端的导线与金属杆的左端相连，右端的导线连接在迎风板上并可随迎风板移动，R是定值电阻，a、b、c、d为四个接线柱．

(1)在他们的设计中，若要求在风力增大时，接入电路的电表的示数也随之增大，则应该________

A．在a、b之间接电流表，在c、d之间连接导线

B．只在a、b之间接电流表

C．在c、d之间接电压表，在a、b之间连接导线

D．只在c、d之间接电压表

(2)为了较准确地测出水平方向风力的大小，三位同学先对选定的轻弹簧和金属杆进行了两项测量．

①小明利用测量的数据作出了原长为40 cm的轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图像(如图甲所示)．由图可知：该弹簧每缩短10 cm，弹簧受到的压力将增加________N．

②小亮和小敏设计了如图乙所示的电路，用来测量长度为50 cm的金属杆的电阻．他们备选的部分器材有：

A．电源(能够提供3 V的稳定电压)

B．电流表A(量程为0～0.6 A)

C．电压表V(量程为0～3 V)

D．滑动变阻器R₁(阻值变化范围为0～5 Ω)

E．滑动变阻器R₂(阻值变化范围为0～10 Ω)

选好器材后，小亮和小敏在实验中正确操作，他们记录的测量数据如下表．

根据他们的测量数据可以知道：他们在实验中选用的滑动变阻器是________(填写器材的序号字母)；他们测出的金属杆的电阻是________Ω．

答案：
解析：

　　讲析及答案：本题是一道综合性非常强的中考试题，主要考查了滑动变阻器的原理、欧姆定律的应用和串联电路的特点，以及电阻的测量问题，电流表的使用方法等，本题看似很难，但如果静下心来，一步一步地解决，你会感到此题并不难．

　　(1)分析上图可知，迎风板、金属杆、弹簧的作用相当于滑动变阻器，电流表只能接在a、b之间，如果接在c、d之间电流表的示数不变．当在a、b之间接电流表，在c、d之间连接导线时，金属杆被短路，起不到变阻作用，电流表示数不变，故选项A错误；若只在a、b之间接电流表，当风增大使迎风板向左运动时，金属杆连入电路的电阻减小，电流表的示数相应地增大，符合要求，故选项B正确；当在c、d之间接电压表，在a、b之间连接导线时，电压表测量的是金属杆两端的电阻，当连入电路的金属杆的长度变短时，电压表的示数也随之减小，故选项C错误；当只在c、d之间接电压表时，电路无法构成通路，电压表的示数为零，故选项D错误．

　　(2)由图甲可以看出，图线为直线，故我们可以截取其中一段来分析弹簧长度与压力的关系．分析可得，弹簧从40 cm缩短到30 cm时，压力增加了2 N．故可得：该弹簧每缩短10 cm，弹簧受到的压力将增加2 N．

　　分析数据可以发现，金属杆两端的电压为1 V时，变阻器两端的电压为U_变＝U－U_金＝3 V－1 V＝2 V，故可求得滑动变阻器连入电路的电阻为R_变＝＝＝10 Ω，所以所选的滑动变阻器是E，由此可以求得金属杆的电阻为R_金＝＝＝5 Ω．