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小剛設計了一種測定風力的裝置
發布時間：2021-02-08 20:02:11① 小明、小亮和小敏共同設計了一種測定水平方向風力的裝置．其原理如圖：絕緣輕彈簧的左端固定在O點，右端
（1）A、來在a、b之間接電自流表，在c、d之間連接導線時，會造成電源短路，故A不正確；
B、只在a、b之間接電流表時，電路為串聯電路，電流表測電路中的電流，當風力增大時接入電路的電阻變小，根據歐姆定律可知電路中的電流變大，故B正確；
C、在c、d之間接電壓表，在a、b之間連接導線，電壓表測O和迎風板之間電阻兩端的電壓，當風力增大時接入電路的電阻變小，根據歐姆定律可知電路中的電流變大，電阻R兩端的電壓變大，根據串聯電路的總電壓等於分電阻的電壓之和可知，電壓表的示數變小，故C不正確；
D、只在c、d之間接電壓表時，電壓表斷路，故D不正確；
（2）設計中沒有考慮迎風板與金屬桿的摩擦力；沒考慮迎風板左側受到的空氣的阻力；試驗中難以保證風力大小恆定、方向水平等．
故答案為：（1）B；（2）設計中沒有考慮迎風板與金屬桿的摩擦力．
② 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1所示．迎風板與一輕質彈簧一端連接，穿在光滑的
（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並聯，如下圖專甲所示；
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0～3V，該裝置所能測量的最大風力為720N．
③ 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．迎風板與一壓敏電阻Rx連接，工作時迎風板
由圖甲可知，定值電阻與壓敏電阻是串聯．
（1）由圖乙可知，壓敏電阻的阻值隨風力增大而減小，
則當風力增大時，壓敏電阻的阻值在減小，此時壓敏電阻和定值電阻的總電阻在減小，根據歐姆定律可知，電路中的電流在增大．由於定值電阻阻值一定，通過它的電流在增大，則它兩端的電壓在增大，所以電壓表應該並聯在定值電阻兩端．
（2）由圖乙可知，當無風時，壓敏電阻的阻值為3.5Ω，
則壓敏電阻和定值電阻串聯時的總電阻：R總=3.5Ω+1.0Ω=4.5Ω，
電路中的電流：I=
| U |
| R總 |
| 4.5V |
| 4.5Ω |
定值電阻兩端的電壓：UR=IR=1A×1.0Ω=1V，
定值電阻消耗的電功率：P=URI=1V×1A=1W．
（3）當電壓表示數為3V時，此時是該裝置所能測量的最大風力，
則壓敏電阻兩端的電壓：UX=U-UR=4.5V-3V=1.5V，
電路中的電流：I′=
| UR′ |
| R |
| 3V |
| 1.0Ω |
壓敏電阻的阻值：RX=
| UX |
| I′ |
| 1.5V |
| 3A |
由圖乙可知，當壓敏電阻的阻值為0.5Ω時，風力為720N．
答：（1）
（2）無風時，電壓表的示數是1V，定值電阻消耗的電功率是1W．
（3）如果電壓表的量程為0～3V，該裝置所能測量的最大風力是720N．
④ 某課外小組設計了一種測定風速的裝置，其原理如圖所示。一個勁度系數 k ＝120N/m、自然長度 L 0 ＝1m的
| 解：設無風時金屬桿接入電路的電阻為 R 1 ，風吹時接入電路的電阻為 R 2 ，由題意得 （1）無風內時： U 1 ＝ N＝80N |
⑤ 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
| 解： （1）電壓表與定值電阻R並聯，如圖所示 。分析圖像可知最大風力為720N。 |
⑥ 如圖甲是小明設計的一種測定風力的裝置，它可以根據電壓表的讀數反映風力大小，該裝置的迎風板與一輕彈簧
（1）∵每來10cm長的金屬桿其電阻源為0.1Ω，
∴金屬桿的電阻為R=
| 50cm |
| 10cm |
（2）彈簧處於原長時，R與R1串聯，
電路中的電流為I=
| U |
| R+R1 |
| 9V |
| 1.5Ω+0.5Ω |
R1兩端的電壓為U1=IR1=4.5A×1.5Ω=6.75V，即電壓表的示數為6.75V；
（3）當電壓表的示數為7.5V時，
電路中的電流I′=I1′=
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