Question

5．如圖所示，是紅星中學(xué)九年級(jí)物理課外實(shí)踐活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的風(fēng)力測(cè)量?jī)x的電路示意圖，其電源電壓U=3V，電路保護(hù)電阻R₁=2Ω，均勻電阻絲的阻值為R₃=3Ω，金屬絲（電阻忽略不計(jì)）的上端固定在O點(diǎn)，下端系有一塊塑料片A，當(dāng)風(fēng)從右向左吹動(dòng)塑料片時(shí)，金屬絲向左擺動(dòng)并與電阻絲保持良好的接觸，風(fēng)力表有電壓表改裝而成．
（1）無風(fēng)時(shí)，塑料片豎直下垂，電壓表示數(shù)是多少？電路中的電流是多少？
（2）風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)，金屬絲滑至電阻絲的最左端，電壓表的示數(shù)是多少？
（3）為什么不在電路中串聯(lián)電流表，把電流表改裝成風(fēng)力表．

Answer 1

分析 由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂右端接入電路電阻的阻值．
（1）無風(fēng)時(shí)，電壓表被短路，故電壓為0；電阻絲與保護(hù)電阻串聯(lián)，由歐姆定律可求得電流；
（2）根據(jù)電壓表內(nèi)阻很及電壓表的連接方式，判斷出電流的流向．風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)，金屬絲滑到最左端時(shí)，電壓表測(cè)R₂上的電壓，則由歐姆定律可求電壓表的示數(shù)；
（3）由電路圖可知，電路中的電阻不變，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流不變，所以無論風(fēng)力大小，電流表的示數(shù)不變．

解答 解：（1）無風(fēng)時(shí)，塑料片豎直下垂，此時(shí)電壓表被短路，電壓表的示數(shù)為0伏，R₁與R₂串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律和歐姆定律；電路中的電流為：I=$\frac{U}{{R}_{1}{+R}_{2}}=\frac{3V}{2Ω+3Ω}$=0.6A．
（2）由電路圖可知，電壓表接在變阻器的滑片上，因電壓表內(nèi)阻很大，所以，無論金屬絲如何擺動(dòng)，電流要通過全部電阻絲，即金屬絲擺動(dòng)時(shí)，R₂接入電路的電阻不變；
當(dāng)風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)，電壓表的示數(shù)即為R₂兩端的電壓；
由于R₂接入電路的電阻不變，則電路中的電流不變，即I₂=I=0.6A，
電壓表的示數(shù)：U₂=I₂R₂=0.6A×3Ω=1.8V．
（3）因?yàn)闊o論風(fēng)力大小，R₂接入電路的電阻不變，電路的總電阻不變，電源電壓一定，所以電路中的電流不發(fā)生改變，不能反映風(fēng)力的大小，因此接入電流表不可行．
答：（1）無風(fēng)時(shí)，塑料片豎直下垂，電壓表示數(shù)是0V，電路中的電流是0.6A．
（2）風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)，金屬絲滑至電阻絲的最左端，電壓表的示數(shù)是1.8V．
（3）風(fēng)力變化時(shí)，接入電路中的總電阻都沒有發(fā)生，電源電壓一定，電路中的電流也就不會(huì)發(fā)生改變，因此接入電流表不可行．

點(diǎn)評(píng) 本題聯(lián)系實(shí)際，考查歐姆定律、串聯(lián)電路的規(guī)律的靈活應(yīng)用及對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)估能力，解決本題的關(guān)鍵是知道金屬絲的擺動(dòng)時(shí)，電路中的電流大小始終不變，只改變了電壓表測(cè)量的電壓大�。�有難度．