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        1. 精英家教網 > 初中物理 > 題目詳情

          【題目】某研究性學習小組設計了一種測定風力的裝置,其原理如圖甲所示.迎風板與一輕質彈簧一端連接,穿在光滑的金屬桿上,彈簧由絕緣材料制成,均勻金屬桿的阻值隨長度均勻變化,工作時迎風板總是正對風吹來的方向。電路中左端導線與金屬桿 M 端相連,右端導線接在迎風板上 N 點并可隨迎風板在金屬桿上滑動,兩端導線與金屬桿均接觸良好。已知電源電壓恒為 4.5V,定值電阻 R=1.0Ω.金屬桿接入電路中的電阻 Rx 與迎風板所承受風力 F 的關系如圖乙所示.

          1)若在電路中接人一個電壓表,使電壓表示數隨風力的增大而增大,請在圖甲中適當位置畫出電壓表;

          2)無風時,求電壓表的示數;

          3)如果電壓表的量程為 03V,求該裝置所能測量的最大風力.

          【答案】1

          21V

          3720N

          【解析】

          (1)要使電壓表示數隨風力的增大而增大,電壓表應與定值電阻R并聯(lián),如下圖甲所示;

          (2)無風時,定值電阻R與金屬桿串聯(lián),由圖可知,此時金屬桿接入電路中的電阻Rx3.5Ω,

          ∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,

          ∴根據歐姆定律可得,電路中的電流:

          I===1A

          R兩端電壓就是電壓表的示數:

          UR=IR=1A×1Ω=1V

          (3)當電壓表示數為3V時,R兩端電壓U1=3V,

          ∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,

          ∴金屬桿兩端電壓:

          Ux=UU1=4.5V3V=1.5V

          電路中的電流:

          I===3A

          金屬桿電阻:

          R1===0.5Ω

          分析圖象可知最大風力為720N。

          答:(1)電壓表的位置如上圖所示;

          (2)無風時,電路中的電流為1A,電壓表的示數為1V;

          (3)如果電壓表的量程為03V,該裝置所能測量的最大風力為720N。

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