Question

在武汉市科技创新大赛中，甲同学设计了一个“风力测试仪”，如图甲所示，O是转动轴，OC是金属杆，下面连

在武汉市科技创新大赛中，甲同学设计了一个“风力测试仪”，如图甲所示，O是转动轴，OC是金属杆，下面连接着一块受风板，无风时OC是竖直的，风越强，OC杆偏转的角度越大．AB是一段圆弧形电阻，P点是金属杆与圆弧形电阻接触点，电路中接有一个小灯泡，测风力时，闭合开关S．（1）通过分析可知：金属杆OC与弧形电阻AB组合在一起相当于一个______，观察______可以粗略地反映风力的大小．（2）乙同学设计的“风力测试仪”的原理如图乙所示．电源电压6V，R0为一定值电阻，它的作用是______．AB为长15cm、阻值为45Ω的均匀电阻丝．OP为金属细杆，下端连接一个受风球P．闭合开关S，无风时，OP下垂并与电阻丝的B端接触；有风时，球P受风力的作用，使金属细杆OP绕悬挂点O偏转，已知电流表使用的量程为0～0.6A．①请你计算说明：R0的阻值至少多大；②如果乙同学选择的R0规格为“15Ω 1.5A”的电阻丝，求无风时电流表示数多大；③你能否用一个电压表设计一个“风力测试仪”，将你设计的电路图画在线框中．

Answer 1

（1）无风时OC是竖直的，连入电路的电阻是AB段，有风时，OC杆偏转一定的角度，连入电路的电阻变为BP段，连入电路的电阻随风的大小而改变，风力测定仪相当于滑动变阻器；风越强，OC杆偏转的角度越大，BP段越小，电阻变小，电源电压不变，电路中的电流变大，灯泡越亮，所以通过灯泡的亮度判断风力的大小；
（2）R₀在电路中的作用是保护电路；
①当OP与A点接触、电流表的示数为0.6A时，由I=

U

R

可得，R₀的最小阻值：
R₀=

U

I

=

6V

0.6A

=10Ω；
②无风时，R₀与AB全部电阻串联，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴电流表的示数：
I=

U

R0+RAB

=

6V

15Ω+45Ω

=0.1A；
③把电压表并联在定值电阻R₀两端即可，如下图所示：

答：（1）滑动变阻器；灯泡亮暗；
（2）保护电路；
①R₀的阻值至少为10Ω；
②无风时电流表示数为0.1A；
③设计的电路图如上图所示．