Question

【題目】某研究性學習小組設計了一種測定風力的裝置，其原理如圖甲所示。迎風板與一壓敏電阻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的變化而變化。已知電源電壓恒為9V，定值電阻R＝2Ω，電壓表量程為0～3V，壓敏電阻Rx與迎風板承受風力F的關系如圖乙所示。

（1）無風時，電路的總電阻；

（2）無風時，電壓表的示數；

（3）求該裝置所能測量的最大風力。

Answer 1

【答案】（1）18Ω；（2）1V；（3）720N。

【解析】

（1）由甲電路圖可知，R與Rx串聯，由圖乙可知無風時Rx的阻值，根據電阻的串聯即可求出總電阻；

（2）無風時，利用歐姆定律求出電路中的電流，再根據歐姆定律求出電壓表的示數；

（3）當所測風力最大時，Rx的阻值最小，電路中電流最大，則電壓表的示數最大，根據歐姆定律求出電壓表示數最大時電路中的電流，再根據歐姆定律求出壓敏電阻的阻值，根據圖乙可知該裝置所能測量的最大風力。

（1）由甲電路圖可知，R與Rx串聯，電壓表測R兩端的電壓，由圖象可知，當無風時，電阻Rx阻值為：R0＝16Ω，因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，總電阻：

；

（2）電路中的電流：

，

則電壓表示數為：

；

（3）當所測風力最大時，Rx的阻值最小，電路中電流最大，則電壓表的示數最大，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：

，

因串聯電路中各處的電流相等，所以，電路中的電流：

，

則由可得壓敏電阻的阻值：

，

由乙圖象可知，該裝置所能測量的最大風力為720N。