Question

【題目】如圖甲所示為某初中小組設計了一種測定風力的裝置，迎風板與壓敏電阻Rx連接，工作時迎風板總是正對風吹來的方向．壓敏電阻的阻值隨風力變化而變化，其阻值Rx與風對迎風板的作用力F關系如圖乙所示．已知電源電壓恒定，定值電阻R=5Ω，燈泡L標有“6V 6W”的字樣（不考慮燈絲電阻的變化），電壓表的量程為0～3V．閉合開關S，無風時電壓表的示數為2.5 V．

（1）燈泡L的電阻為多少？．

（2）求無風時，壓敏電阻Rx消耗的電功率？

（3）求該裝置所能測量的風對迎風板的最大作用力？

（4）若提高該裝置所能測量的風對迎風板的最大作用力，請說出兩種改進方法．

Answer 1

【答案】（1）6 （2）1.75W （3）300N （4） ①串聯一個定值電阻 ②減小電源電壓

【解析】

（1）燈泡L的電阻為：===6Ω；

（2）由圖甲可知是一個串聯電路，電壓表測定值電阻R兩端的電壓，無風時電壓表的示數為2.5 V，定值電阻R=5Ω，根據串聯電路電流特點得，電路中的電流為：I===0.5A，由圖象乙可知，當無風時，電阻Rx=7Ω，則此時壓敏電阻Rx消耗的電功率：==7Ω=1.75W；電源電壓為U=2.5V+0.5A（6Ω+7Ω）=9V；

（3）由甲電路圖可知，R與Rx串聯，電壓表測R兩端的電壓，由圖乙可知，風力最大時，Rx的阻值最小，電路中的總電阻最小，由U=IR可知，R兩端的電壓最大，即電壓表的示數最大，電壓表的量程為0～3V，所以R兩端的電壓最大為3V，由I=可知，電路中的電流增大，此時電路中的電流為==0.6A，===1A0.6A，燈安全，因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，Rx兩端的電壓：Ux=U-UR-=9V-3V-0.6A6=2.4V，因串聯電路中各處的電流相等，所以壓敏電阻的阻值：R′x==4Ω，由圖象可知，該裝置所能測量的最大風力為300N；

（4）當最大風力增加到600N時，Rx″=1Ω，總電阻減小，電流會增大，為保持電壓表量程不變，則電路中的電流0.6A不變，若提高該裝置所能測量的風對迎風板的最大作用力，所以可以①串聯一個定值電阻，②減小電源電壓。