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某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置,其原理如图甲所示.迎风板与一轻质弹簧一...

某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置,其原理如图甲所示.迎风板与一轻质弹簧一端连接,穿在光滑的金属杆上,弹簧由绝缘材料制成,均匀金属杆的阻值随长度均匀变化,工作时迎风板总是正对风吹来的方向.电路中左端导线与金属杆M端相连,右端导线接在迎风板上N点并可随迎风板在金属杆上滑动,两端导线与金属杆均接触良好.
已知电源电压恒为4.5V,定值电阻R=1.0Ω.金属杆接入电路中的电阻Rx与迎风板所承受风力F的关系如图乙所示.
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(1)若在电路中接人一电压表,使电压表示数随风力的增大而增大,请在图甲中适当位置画出电压表;
(2)无风时,求电压表的示数;
(3)如果电压表的量程为0~3V,求该装置所能测量的最大风力.
(1)定值电阻R与金属杆串联,风力越大,金属杆接入电路的电阻越小,电路电流越大,定值电阻R两端的电压就越大,金属杆两端的电压就越小. (2)从关系图中可以看出,当无风时,金属杆接入电路中的电阻RX为3.5Ω,根据公式I=可求此时电路的总电流,再根据公式U=IR求出定值电阻R两端的电压,就是电压表的示数. (3)电压表示数最大为3V,根据公式I=可求此时电路的总电流,再用电源电压减去电压表的示数就是金属杆两端的电压,利用欧姆定律求出金属杆的电阻,对照图象可知风力的大小. 【解析】 (1)要使电压表示数随风力的增大而增大,电压表应与定值电阻R并联,如图所示 (2)无风时,定值电阻R与金属杆串联,此时金属杆接入电路中的电阻Rx为3.5Ω 电路总电流I===1A, R两端电压就是电压表的示数,UR=IR=1A×1Ω=1V. 答:电压表示数为1V. (3)当电压表示数为3V时,R两端电压U1=3V 金属杆两端电压U2=U-U1=4.5V-3V=1.5V, 电路总电流I总===3A, 金属杆电阻R1===0.5Ω. 分析图象可知最大风力为720N. 答:该装置所能测量的最大风力为720N.
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二是:______
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123
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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