小張?jiān)O(shè)計(jì)了一種用學(xué)過的物理知識測水流速的測定儀.如圖所示,小鉛球P系在細(xì)金屬絲下,懸掛在O點(diǎn),BC為水平方向固定的一根粗細(xì)均勻的電阻絲,C端在O點(diǎn)正下方,BC與金屬絲接觸良好,接觸點(diǎn)為D,不計(jì)摩擦和金屬絲的電阻,將小鉛球放入水中,水不流動(dòng)時(shí),電壓表示數(shù)為0;水流動(dòng)時(shí),球向左擺起一定的角度,流速越大,擺起的角度越大,用電壓表作指示儀表.
(1)請?jiān)趫D中用筆畫線代替導(dǎo)線連接電路.
(2)簡要說明水的流速越大,儀表指針偏轉(zhuǎn)角度越大的道理:
當(dāng)水的流速越大,CD的長度越長,CD的電阻越大,根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR可知,當(dāng)水的流速越大時(shí),CD兩端的電壓越大
當(dāng)水的流速越大,CD的長度越長,CD的電阻越大,根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR可知,當(dāng)水的流速越大時(shí),CD兩端的電壓越大

(3)若電源由兩節(jié)干電池組成,BC的電阻為10Ω,某一流速時(shí),CD=
1
5
BC.另一流速時(shí),CD=
1
4
BC,電壓表示數(shù)變化0.15V,此時(shí)電壓表的示數(shù)為多少?當(dāng)D點(diǎn)移至BC的中點(diǎn)時(shí),通過BC的電流是多少?
分析:(1)要求水流的推力F越大時(shí),電壓表的示數(shù)也越大,由于水的推力越大,懸掛小球的細(xì)線與豎直方向的夾角越大,故可以用分壓式接法連接電路;
(2)串聯(lián)電路起分壓作用,水的流速越大,CD的長度越大,根據(jù)歐姆定律可知電壓表示數(shù)的變化;
(3)先根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流,然后根據(jù)歐姆定律的變形公式求出CD兩端的電壓;電路中的電流與D的位置無關(guān),據(jù)此可知D在中點(diǎn)時(shí),電路中的電流.
解答:解:(1)BC和電源串聯(lián),電壓表并聯(lián)在DC兩端;如圖所示:

(2)因?yàn)殡娫措妷汉虰C的電阻不變,所以電路中的電流始終不變,當(dāng)水的流速越大,CD的長度越長,CD的電阻越大;
∵I=
U
R

∴根據(jù)U=IR可知,當(dāng)水的流速越大時(shí),CD兩端的電壓越大.
(3)電路中的電流:I=
U
R
=
3V
10Ω
=0.3A;
∵BC的電阻為10Ω,CD=
1
4
BC,
∴RCD=
1
4
×10Ω=2.5Ω,
又∵I=
U
R

∴此時(shí)電壓表的示數(shù):U=IRCD=0.3A×2.5Ω=0.75V;
因?yàn)殡娐分械碾娏髋cD的位置無關(guān),所以當(dāng)D點(diǎn)移至BC的中點(diǎn)時(shí),通過BC的電流是0.3A.
故答案為:(2)當(dāng)水的流速越大,CD的長度越長,CD的電阻越大,根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR可知,當(dāng)水的流速越大時(shí),CD兩端的電壓越大
(3)當(dāng)CD=
1
4
BC,電壓表的示數(shù)為0.75V;當(dāng)D點(diǎn)移至BC的中點(diǎn)時(shí),通過BC的電流是0.3A.
點(diǎn)評:在此題中,首先判斷出電路的組成方式是解題的關(guān)鍵;在分析電路時(shí),要熟練掌握串聯(lián)分壓原理和電壓表的使用方法,綜合性較強(qiáng),難度稍大.
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