Question

初三电学物理

小明同学设计了如图甲所示的风力测量仪；已知电源电压U0
一6 V且保持不变，R1为保护电阻，线状均匀电阻丝长为9cm，其全
电阻阻值R2=9Ω，木球用金属丝悬挂于O点，O点接入电路，且金
属丝与线状电阻丝接触良好。无风时，金属丝刚好竖直接触于电阻
丝的最右端，金属丝电阻和质量不计。该风力测量仪显示器是由电
压表改装，电压表量程为0～3 V，所能显示的最大风力为6级，此
时金属丝刚好接触于电阻丝的最左端，电压表指针也刚好在最大刻
度处。风力与金属丝在R2上的滑动距离x(从右端算起)之间的关系
图像如图乙所示。
(1)求电阻R1的阻值。
(2)当电压表的示数为2 V时，对应的风力是多少级?
(3)若通过改画电压表的表盘刻度使其能直接显示风力的
级数，则该风力测量仪的刻度是否均匀?说出你判断的理由。
凑合看吧= =‍





Answer 1

（1）由图可知，电压表测R2电压。当风力最大时，有U0=6V，U2=3V，则U1=6V-3V=3V；I1=I2=U2/R2=3V/9Ω=1/3A；R1=U1/I1=3V/（1/3）A=9Ω；
（2）当电压表示数为2V时，U1=6V-2V=4V，I2=I1=U1/R1=4/9A，R2=U2/I2=4.5Ω；又因为R2为均匀电阻丝，且总电阻为9Ω，则可知此时滑片正好位于电阻丝中点，即长度X为4.5cm；由图2可知，X=4.5cm时的风力为（图不标准，自己对照吧，估计是3级）【注意：第（2）问中的U、I、R应与第（1）问中的有区别】
（3）（图实在不标准，不知道风力与长度X的定量关系，麻烦自己推导）方法：【①当风力为0，X为0，U为0，（②当风力为3，X为4.5，U为2）；③当风力为6，X为9，U为3，由①②③可知风力与U不成正比关系，则刻度不均匀】

Answer 2

（1）当风力最大时，R1,R2串联，电压表测量R2两端的电压3v。电源电压为6v,所以当风力最大时R1两端的电压为6v-3v=3v(串联电路R总=R1+R2)再根据串联电路R1/R2=u1/U2,当风力最大时R1=R2.u1/U2=9欧.乘以3V/3V=9欧
（2）电压表为2v时，剩下没被电压表测的电压u3=u总-2v=6v-2v=4v,u3/(R1+R2-RX)=u测/RX,,4/(9+9-RX)=2/RX,RX=6欧，就是6厘米6厘米的风级
（3）不应该

Answer 3

没图啊，怎么回答？

追问

有图片了= =

追答

楼下都回答了，本来我就不想再说，但觉得其方法不够简练，故作答如下：

1. 此处实际上考串联电阻分压问题，其规律是电压与电阻成正比（按比例分配），没必要求出电流值。R2相当于滑动变阻器，木球金属丝相当于滑动触点，电压表V测试的是滑动触点从电源正极起分到的电压（也就是从R2右端算起，以下同理）。触点在R2最右端时，分压为0V；触点在R2最左端时，分压是整个R2的电压，则

   U1:U2=R1:R2，U2=3V，U1=U0-U2=6V-3V=3V=U2

   ∴R1=R2=9Ω

   其实，写了这么多，按照这个思路，一眼就应该看出答案。
   

   
   

2. 当电压表V显示2V时，分得电压是整个串联电路的1/3（就是2V/6V），所以分得的电阻也是总电阻的1/3。由上问知道总电阻是9Ω+9Ω=18Ω，故分得的电阻是18*1/3=6Ω。

   而线性电阻的阻值与长度成正比，所以分得长度为：6*9/9=6cm，风力数值自己查原题表格，此处自画表不标准，无法给你答案，但肯定不止楼下说的3级^_^。其实我更喜欢提供思路！

3. 该风力测量仪的刻度肯定不均匀。因为即使风力F风是水平线性的，金属丝质量不计，与其平衡的是金属丝拉力的水平分量，而金属丝拉力的垂直分量与木球的重力平衡。随着金属丝与垂直夹角的变化，其cos、sin值也在非线性变化，所以变化是不能均匀的。

唉，回答的真累，眼睛都模糊了，以后最好要提示即可。呵呵