Question

張林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=10Ω歐，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3V，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	清勁風	8.0～10.7	40～72
6	強風	10.8～13.8	73～119

（ 1 ）在電路中連入R₀的目的是

 

．
（ 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？此時的風速為多少？
（ 3 ）你認為此風速儀存在的不足之處是

 

（寫出一點即可）．

Answer 1

分析：（1）由圖乙可知，當壓力為24N時壓力傳感器的電阻為0，為防止此時的短路，連入定值電阻R₀；
（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．

解答：解：（1）在電路中連入R₀的目的是保護電路，防止電路發生短路；
（2）R_串=

U

I

=

3V

0.15A

=20Ω，
R₁=R_串-R₀=20Ω-10Ω=10Ω；
查圖乙得風壓板上所受到的壓力：
F=16N，
p=

F

s

=

16N

0.4m2

=40Pa，
查表得風速：
v=8m/s；
（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大

s

=

24N

0.4m2

=60Pa，
查表得最大只能測量5級風．
故答案為：（1）防止電路發生短路；
（ 2 ）風壓板上所受到的壓力是16N，此時的風速為8m/s；
（ 3 ）最大只能測量5級風．

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．