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20.圖甲是某班科技小組設(shè)計的風(fēng)力測定裝置示意圖,圖乙是其電路圖.電阻R′隨風(fēng)力變化關(guān)系如圖丙所示.已知電源電壓恒為9V,定值電阻R0=2Ω.使用該裝置測定風(fēng)力,則
(1)電阻R′的阻值隨風(fēng)力的增大怎樣變化?
(2)當(dāng)無風(fēng)時,求通過電路中的電流.
(3)當(dāng)風(fēng)力最大時,求定值電阻R0所消耗的功率.

分析 (1)由圖甲可知,隨風(fēng)力的增大時擋風(fēng)板移動的方向,然后判斷金屬導(dǎo)體桿接入電路的長度變化,進(jìn)一步判斷接入電路的阻值變化;
(2)由圖乙知,電壓表測電阻R0兩端的電壓,無風(fēng)時風(fēng)力F=0N,由圖丙找出此時電阻R′的阻值,根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流;
(3)由圖甲可知電壓表的量程,當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時所測風(fēng)力最大,此時電壓表的示數(shù)最大,根據(jù)P=U2R求出定值電阻R0所消耗的功率.

解答 解:(1)由圖甲可知,隨風(fēng)力的增大,擋風(fēng)板左移,金屬桿接入電路中的長度變短,接入電路中的電阻變小,所以電阻R′隨風(fēng)力的增大而減小;
(2)由圖乙知,電壓表測電阻R0兩端的電壓,無風(fēng)時風(fēng)力F=0N,
由圖丙可知,R′=16Ω,
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,通過電路中的電流:
I=UR0+R=\frac{9V}{2Ω+16Ω}=0.5A;
(3)由圖甲可知電壓表的量程為0~3V,
當(dāng)電壓表的示數(shù)U0=3V時,所測風(fēng)力最大,
定值電阻R0所消耗的功率:
P0=\frac{{{U}_{0}}^{2}}{{R}_{0}}=\frac{(3V)^{2}}{2Ω}=4.5W.
答:(1)電阻R′隨風(fēng)力的增大而減小;
(2)當(dāng)無風(fēng)時,通過電路中的電流為0.5A;
(3)當(dāng)風(fēng)力最大時,定值電阻R0所消耗的功率為4.5W.

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,要學(xué)會從所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)還要會看數(shù)據(jù)圖象.

練習(xí)冊系列答案
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(1)求電源電壓;
(2)當(dāng)開關(guān)S3斷開,S1、S2都閉合時,求電流表的示數(shù).
(3)現(xiàn)將R2更換為最大阻值為60Ω的滑動變阻器R3,同時開關(guān)S3閉合,S1、S2都斷開,求R3消耗的最大功率為多少?

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