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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...

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R=2Ω,电压表量程为0~3V.使用该装置测定风力,则
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(1)电阻R′的阻值随风力的增大怎样变化?
(2)求无风时电压表的示数.
(3)如果保持电压表量程不变,且只能在电路中增加一个电阻R,使该装置能测量的最大风力增加到900N,计算电阻R的阻值,并说明其连接方式.
(4)计算改装后该装置电路总功率的变化范围.(计算结果保留一位小数)
(1)由图甲可知,随风力的增大,挡风板向左移动,金属导体杆接入电路的长度变短,接入电路的阻值变小. (2)由图乙知,电压表测电阻R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,然后由串联电路的特点及欧姆定律求出电路电流,最后由U=IR求出电压表示数. (3)由欧姆定律求出电压表示数为3V时的电路电流,然后由欧姆定律求出电路总电阻,根据电路总电阻及串联电路特点判断接入的电阻接法并求出其阻值. (4)由图丙求出电阻R′的最大阻值及最小阻值,由串联电路特点及电功率公式P=求出电路的最小电功率及最大电功率,然后确定电功率的范围. 【解析】 (1)由图甲可知,随风力的增大,金属杆接入电路的长度变短, 电阻变小,所以电阻R′随风力增大而减小. 答:电阻R′随风力增大而减小. (2)由图丙可知,无风时 R′=16Ω, 此时电路电流I===0.5A, 电压表示数U=IR=0.5A×2Ω=1V, 答:无风时电压表的示数是1V. (3)当风力增加到900N时,由图丙可知R′=1Ω, 保持电压表量程不变,即U=3V, 电压表示数是3V时,电路电流I′===1.5A, 此时电路总电阻R总===6Ω>R+R′, 应在电路中串联一个电阻R,R=R总-R-R′=6Ω-2Ω-1Ω=3Ω, 答:应在电路中串联一个阻值为3Ω的电阻. (4)由图丙可知,R′的最大阻值为R最大′=16Ω, 电路最小电功率P最小==≈3.9W, 由图丙可知,R′的最小阻值为R最小′=1Ω, 电路的最大功率P最大===13.5W, 则功率的变化范围是3.9W≤P≤13.5W. 答:改装后该装置电路总功率的变化范围是3.9W≤P≤13.5W.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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