Question

小明设计的“风力测试仪”如图所示，已知电源电压为6V，R₀为10Ω，ab是阻值为40Ω的均匀电阻丝．闭合开关S，无风时，OP下垂并与电阻丝的a端接触；有风时，测风板P受风力作
用，使金属细杆OP绕悬挂点O偏转（金属细杆OP始终与电阻丝ab接触良好且无摩擦）．请你解答下列问题：
（1）R₀在电路中的作用：________．
（2）求金属细杆OP滑到ab中点时，电流表的示数？
（3）求电路消耗的最小功率？
（4）若将电流表的刻度改为风力表的刻度值，表盘的刻度是否均匀？（要求说明理由）

Answer 1

解：（1）R₀在电路中的作用是保护电路；
（2）金属细杆OP滑到ab中点时电流表的示数为：
I===0.2A；
（3）当金属杆在a点时，电路中的电阻最大，总功率最小，
P===0.72W；
（4）表盘刻度不均匀．
因I=，由于U和R₀是定值，电路中的电流I与电阻丝接入电路的阻值R不成正比例关系，因此将电流表刻度改为风力表的刻度时，刻度盘不均匀．
答：（1）保护电路；（2）金属细杆OP滑到ab中点时电流表的示数为0.2A；（3）电路消耗的最小功率为0.72W；
（4）如上所述．
分析：（1）为防止因电路短路而烧坏电流表和电源，电路需要加一个定值电阻；
（2）OP滑到ab中点时，电阻R₀和一半的金属细杆串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出电流表的示数；
（3）根据P=可知，电源电压不变，电路中电阻最大时，即当金属杆在a点时，电路消耗的电功率最小；
（4）根据欧姆定律分析电流和风力的函数关系可判断表盘刻度是否均匀．
点评：本题考查了定值电阻的作用、欧姆定律、电功率的计算，以及串联电路的特点；关键是根据风力表示数的表达式判断表盘的刻度是否均匀．