Question

16．小明對風(fēng)力的研究產(chǎn)生了濃厚的興趣，于是和同學(xué)一起設(shè)計(jì)了一個(gè)“風(fēng)力測試儀”，其原理圖如圖所示，他用的電源電壓為12V，R₀為20Ω，OB長為10cm，AB長為20cm，其為阻值為60Ω的均勻電阻絲．OP質(zhì)量、電阻均不計(jì)的金屬細(xì)桿，下端連接一個(gè)重為3N的圓球P，金屬細(xì)桿OP始終與電阻絲AB接觸良好且無摩擦，閉合開關(guān)S，無風(fēng)時(shí)，OP下垂并與電阻絲的B端接觸；有風(fēng)時(shí)，圓球P受風(fēng)力作用時(shí)，使金屬細(xì)桿OP繞懸掛點(diǎn)O偏轉(zhuǎn)，根據(jù)電流表示數(shù)的大小就可以得知風(fēng)力的大小!根據(jù)“風(fēng)力測試儀”的原理，還需你解答下列問題：
（1）無風(fēng)時(shí)電流表示數(shù)是150mA，求R₀兩端電壓是多少？
（2）當(dāng)金屬細(xì)桿OP滑到某一點(diǎn)時(shí)，R₀的分壓為5V，則AB連入電路中的長度是多少？

Answer 1

分析 （1）無風(fēng)時(shí)，定值電阻R₀與電阻絲的最大阻值串聯(lián)，已知電電流，根據(jù)歐姆定律計(jì)算定值電阻R₀兩端電壓；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律選計(jì)算R₀的分壓為5V時(shí)AB連入電路中電阻大小，再計(jì)算其長度．

解答 解：
（1）由題可知無風(fēng)時(shí)，定值電阻R₀與電阻絲AB的最大阻值串聯(lián)，
由歐姆定律可得，定值電阻R₀兩端電壓：
U₀=IR₀=0.15A×20Ω=3V；
（2）當(dāng)R₀的分壓為3V時(shí)，電路中電流：
I′=I_電阻絲=I₀=$\frac{{U}_{0}′}{{R}_{0}}$=$\frac{5V}{20Ω}$=0.25A，
由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)，此時(shí)電阻絲兩端電壓：
U_電阻絲=U-U₀′=12V-5V=7V，
所以電阻絲連入電路的阻值：R_AP=$\frac{{U}_{電阻絲}}{{I}_{電阻絲}}$=$\frac{7V}{0.25A}$=28Ω，
所以AB連入電路中的長度：
L=$\frac{28Ω}{\frac{60Ω}{20cm}}$≈9.3cm．
答：（1）無風(fēng)時(shí)電流表示數(shù)是150mA，R₀兩端電壓是3V；
（2）R₀的分壓為5V，則AB連入電路中的長度是9.3cm．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，第2問的關(guān)鍵是求出AB連入電阻的阻值大小．