Question

小明同學設計了一個風速儀，圖甲是它的原理示意圖．定值電阻R₀=15Ω，R_l 是壓力傳感器（其電阻值會隨所受壓力大小變化而變化，變化關系如圖乙），電源電壓恒為6V，電流表的量程為0～0.6A，風壓板是一塊長方形的輕質塑料板，它的面積為0.4m²．

風級	名稱	風速（m/s）	風壓（pa）
0	無風	0～0.2	0～0.025
1	軟風	0.3～1.5	0.056～0.14
2	輕風	1.6～3.3	0.16～6.8
3	微風	3.4～5.4	7～18
4	和風	5.5～7.9	19～39
5	勁風	8.0～10.7	40～72
6	強風	10.8～13.8	73～119

（1）正常使用時，如果風力的增大則電路中電流表示數將如何變化

變大

．
（2）閉合開關后電流表的讀數為0.15A，風壓板上所受到的壓力是多少？此時的風力為幾級？
（3）你認為此風速儀存在的不足之處是

最大只能測量5級風，測量范圍太小

（寫出一點即可）．

Answer 1

分析：（1）由圖乙判斷風力增大，壓力傳感器阻值如何變化，然后應用歐姆定律判斷電路電流如何變化．
（2）知道電流表的讀數（此時電路中的電流）、電源電壓，求出串聯電阻值，利用串聯電阻的特點求壓力傳感器的電阻，對照表中數據找出風壓板上所受到的壓力和此時的風速；
（3）當R_l是0Ω時，風壓板上所受到的壓力最大，求出風壓，找出能測量的最大風速然后分析答題．

解答：解：（1）由圖乙所示圖象可知，風力增大，壓力傳感器電阻減小，電路總電阻減小，電源電壓不變，由歐姆定律可知電路電流增大，電流表示數增大．
（2）∵I=

U

R

，
∴R_串=

U

I

=

6V

0.15A

=40Ω，
R₁=R_串-R₀=40Ω-15Ω=25Ω；
查圖乙得風壓板上所受到的壓力：
F=4N，
p=

F

S

=

4N

0.4m2

=10Pa，
查表可知，風力為3級．
（3）當R_l=0Ω，查圖乙得風壓板上所受到的壓力為F_大=24N，
最大風壓：p_大=

F最大

S

=

24N

0.4m2

=60Pa，
查表得最大只能測量5級風，此風速儀最大只能測5級風，測量范圍小；
除此之外還有：風速達到一定值后，電流表示數不再變大，無法顯示風速大小；
當風速太小時，電流表示數變化不明顯，風速儀精度不夠．
查表得最大只能測量5級風．
故答案為：（1）變大；（2）風壓板上所受到的壓力是為4N，此時的風力為3級；（3）最大只能測量5級風，測量范圍太小．

點評：本題考查了學生對歐姆定律、壓強公式的掌握和運用，能從圖表中得出相關信息是本題的關鍵．