Question

11．物理兴趣小组的同学设计了一种用电学原理测南风（由南吹向北）和北风（由北吹向南）及风大小级别的方法，如图所示，小塑料球P系在细铜丝（电阻不计）下，悬挂在O点，AB为水平方向固定的一根粗细均匀的电阻丝（电阻率较大），C点为AB电阻丝的中点，且在O点的正下方，AB与金属丝接触良好，且可随风的大小及方向自由移动（摩擦不计），当风越大时，细铜丝离开C点的位置越大，A端指向北，B端指向南，R为定值电阻，R=10Ω．

（1）无风时，细铜丝与电阻丝的触点在C点，此时，电流表的示数0.3A，电源电压为6V，由此可知，电阻丝AB的电阻为20Ω，在电阻丝CB段电流流向为C→B（填B→C或C→B）．
（2）塑料小球P处在图中的虚线状态时，如果有一天发现电流表的示数在不断的变大，可知今天吹北风（填“南风”或“北风”），并且可知风的级别在变大（填“大”、“小”或“不变”）．
（3）如果每增大一级风；电路中的电阻将改变1Ω，某天如果吹南风5级时，电流表的示数为0.24　A．
（4）请你猜想一下，忽然有一天吹东风，看到电流表的情况可能是：电流表示数不变．其原因是电阻不变（铜线不脱离电阻丝）．

Answer 1

分析 （1）先根据R=$\frac{U}{I}$求出电路中的总电阻，然后根据串联电路电阻的特点求出电阻丝的阻值；
电流从电源的正极流出，回到电源负极；
（2）电流表的示数在不断的变大，说明电路电阻逐渐减小，即细铜丝与电阻丝的触点向右移动；根据触点移动的方向确定风向和风的级别；
（3）已知无风时电阻丝接入电路的电阻，然后根据风向和风的级别求出电阻丝接入电路电阻的变化量，并结合串联电路电阻的特点求出总电阻，最后利用欧姆定律求出电路中的电流；
（4）根据风向确定细铜丝如何移动，再结合欧姆定律进行分析．

解答 解：（1）R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，R_BC=20Ω-10Ω=10Ω；由于C点为AB的中点，故R_AB=2R_BC=20Ω．
因为电流从电源的正极流出，回到电源负极，因此在电阻丝CB段电流流向为C→B；
（2）电流表示数增大，说明电路中总电阻变小，即细铜丝与电阻丝的触点向右移动，故今天吹北风，并且风的级别在变大；
（3）因为每增大一级风，电路中的电阻将改变1Ω；
如果吹南风5级时，则电路中电阻增大5Ω；则电流表的示数：I=$\frac{6V}{10Ω+10Ω+5Ω}$=0.24A；
（4）因为细铜丝只能南北摆动，因此当有一天吹东风时，铜丝与电阻丝的触点不会移动，电路中电阻不变，由欧姆定律可知，电流表的示数不变．
故答案为：（1）20；C→B（2）北风； 大；（3）0.24；（4）电流表示数不变；电阻不变．

点评 本题考查学生在具体的电路中运用欧姆定律的能力，分析电路图得出两种情况的电路组成是本题的关键．