Question

6．如圖所示，是九年級物理課外實踐活動小組設(shè)計的風(fēng)力測量儀的電路示意圖，其電源電壓U=5V，電路保護(hù)電阻R₁=20Ω，均勻電阻絲的阻值為R₂=5Ω，金屬絲（電阻忽略不計）的上端固定在O點，下端系有一塊塑料片A，當(dāng)風(fēng)從右向左吹動塑料片時，金屬絲向左擺動并與電阻絲保持良好的接觸，風(fēng)力表由電壓表改裝而成．
（1）無風(fēng)時，塑料片豎直下垂，電壓表示數(shù)是多少？電路中的電流時多少？
（2）風(fēng)力最強時，金屬絲滑至電阻絲的最左端，電壓表的示數(shù)是多少？
（3）如果將圖中的電壓表改換為電流表，請計算風(fēng)力最強時電流表的示數(shù)？

Answer 1

分析 由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₂右邊部分接入電路電阻的電壓．
（1）無風(fēng)時，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）風(fēng)力最強時，金屬絲滑到最左端時，電壓表測R₂上的電壓，則由歐姆定律可求電壓表的示數(shù)；
（3）將圖中的電壓表改換為電流表，當(dāng)風(fēng)力最強時，電路為R₁的簡單電路，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出其大�。�

解答 解：
由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₂右半部分接入電路電阻的電壓，R₂相當(dāng)于定值電阻接入電路中，
（1）無風(fēng)時，塑料片豎直下垂，此時電壓表被短路，電壓表的示數(shù)為0伏；
電流表的示數(shù)為：I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{5V}{20Ω+5Ω}$=0.2A．
（2）當(dāng)風(fēng)力最強時，電壓表的示數(shù)即為R₂兩端的電壓，
電路中的電流I₂=I=0.2A，
電壓表的示數(shù)U₂=I₂R₂=0.2A×5Ω=1V．
（3）將圖中的電壓表改換為電流表，
當(dāng)風(fēng)力最強時，電路為R₁的簡單電路，所以此時電流表的示數(shù)：
I′=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{5V}{20Ω}$=0.25A．
答：（1）無風(fēng)時，塑料片豎直下垂，電壓表示數(shù)是0V，電路中的電流是0.2A．
（2）風(fēng)力最強時，金屬絲滑至電阻絲的最左端，電壓表的示數(shù)是1V．
（3）如果將圖中的電壓表改換為電流表，請計算風(fēng)力最強時電流表的示數(shù)為0.25A．

點評 本題考查了電阻的串聯(lián)和歐姆定律的應(yīng)用，要注意電壓表改換為電流表前，金屬絲的擺動不影響電路的結(jié)構(gòu)，只是改變了與電壓表并聯(lián)部分，即改變了電壓表測量的電阻；改換后金屬絲的擺動影響電路的結(jié)構(gòu)．