Question

（2011?昭通）小明設(shè)計的“風(fēng)力測試儀”如圖所示，已知電源電壓為6V，R₀為10Ω，ab是阻值為40Ω的均勻電阻絲．閉合開關(guān)S，無風(fēng)時，OP下垂并與電阻絲的a端接觸；有風(fēng)時，測風(fēng)板P受風(fēng)力作
用，使金屬細(xì)桿OP繞懸掛點O偏轉(zhuǎn)（金屬細(xì)桿OP始終與電阻絲ab接觸良好且無摩擦）．請你解答下列問題：
（1）R₀在電路中的作用：

保護(hù)電路

．
（2）求金屬細(xì)桿OP滑到ab中點時，電流表的示數(shù)？
（3）求電路消耗的最小功率？
（4）若將電流表的刻度改為風(fēng)力表的刻度值，表盤的刻度是否均勻？（要求說明理由）

Answer 1

分析：（1）為防止因電路短路而燒壞電流表和電源，電路需要加一個定值電阻；
（2）OP滑到ab中點時，電阻R₀和一半的金屬細(xì)桿串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電流表的示數(shù)；
（3）根據(jù)P=

U2

R

可知，電源電壓不變，電路中電阻最大時，即當(dāng)金屬桿在a點時，電路消耗的電功率最��；
（4）根據(jù)歐姆定律分析電流和風(fēng)力的函數(shù)關(guān)系可判斷表盤刻度是否均勻．

解答：解：（1）R₀在電路中的作用是保護(hù)電路；
（2）金屬細(xì)桿OP滑到ab中點時電流表的示數(shù)為：
I=

U

R0+ 1 2 Rab

=

6V

10Ω+20Ω

=0.2A；
（3）當(dāng)金屬桿在a點時，電路中的電阻最大，總功率最小，
P=

U2

R0+Rab

=

(6V)2

10Ω+40Ω

=0.72W；
（4）表盤刻度不均勻．
因I=

U

R0+R

，由于U和R₀是定值，電路中的電流I與電阻絲接入電路的阻值R不成正比例關(guān)系，因此將電流表刻度改為風(fēng)力表的刻度時，刻度盤不均勻．
答：（1）保護(hù)電路；
（2）金屬細(xì)桿OP滑到ab中點時電流表的示數(shù)為0.2A；
（3）電路消耗的最小功率為0.72W；
（4）表盤刻度不均勻．
因I=

U

R0+R

，由于U和R₀是定值，電路中的電流I與電阻絲接入電路的阻值R不成正比例關(guān)系，因此將電流表刻度改為風(fēng)力表的刻度時，刻度盤不均勻．

點評：本題考查了定值電阻的作用、歐姆定律、電功率的計算，以及串聯(lián)電路的特點；關(guān)鍵是根據(jù)風(fēng)力表示數(shù)的表達(dá)式判斷表盤的刻度是否均勻．