问题 探究题

如甲图所示是某小组同学制作的一个风力测试仪。电源电压为4V,R1=10Ω,R2=30Ω,R2是粗细均匀的电阻丝,木球用金属丝(电阻不计)悬挂于A点,A点接入电路且金属丝与线状电阻R2接触良好,无风时金属丝刚好接触于电阻丝最右端。电阻丝R2接入电路的电阻与小球所能承受风力F的关系如图乙所示。

(1)分析R1的作用。

(2)请通过计算得出风力为0N、720N时,电压表的示数。并在电压表表盘(图丙)上标出风力为0N、720N的刻度位置。

(3)小组的同学认为此装置存在一些不足,于是他们利用现有的器材对此装置进行了改进(图丁)所示。针对甲图装置的不足请你对他们改进的电路进行合理评价(至少写出两条)。

(4)请你对改进后的装置在制作或使用过程,应注意的问题提出两条合理的建议。

答案

(1)分析R1的作用是保护电路,防止风力过大时,电路短路,损坏电源。

(2)

当F=0时,由图乙得R2=30Ω,U1/U2=R1/R2;(U-U2)/U2=R1/R2,(4V-U2)/U2=10Ω/30Ω; U2=3V;

当F=720N时,由图乙得R2=0Ω, U2=0V

在丙图3V和0V位置分别标出0N和720N。如图(两个答案:选0―3V或0―15V的量程都可以)。

(3)评价:

①改进后的方案,当风力增强时,电压表示数变大,符合人们的认知习惯。

②无论风力大小,电路消耗的总功率较小,节约电能。

③电压表的示数与风力的变化成正比,示数均匀。

(合理即可,任选两条即可)

(4)建议:

①电压表选用小量程,当风力变化较小时时,其示数变化明显,便于观察

②电源电压、R1、R2及电压表的量程配置要合理,防止风力过大时,损坏电路;

③将小球换成面积较大轻质挡风板,使风力测试仪更加灵敏。

④使用时,其朝向要正确。

⑤保证金属丝与R2接触良好且摩擦较小。

(合理即可,任选两条即可)

单项选择题
单项选择题