Question

（2010?海滄區質檢）如圖是某同學設計的“風力測試儀”的原理圖．電源電壓6V，R₀為定值保護電阻，AB為長20cm、阻值為50Ω的均勻電阻絲．OP為質量、電阻均不計的金屬細桿，下端連接一個重為2N的圓球P．閉合開關S，無風時，OP下垂并與電阻絲的B端接觸；有風時，圓球 P受風力作用，使金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉，當偏轉到電阻絲的A端時，電流表示數為0.6A．已知懸掛點O與電阻絲B端為10cm，金屬細桿OP始終與電阻絲AB接觸良好且無摩擦，求：
（1）無風時電流表示數；
（2）求當金屬細桿OP滑在AB中點時此時電路消耗的總功率為多少？

Answer 1

分析：（1）由題意可知，當偏轉到電阻絲的A端時，電路為R₀的簡單電路，根據歐姆定律求出R₀的阻值；無風時R₀與電阻絲的最大阻值串聯，根據歐姆定律可計算無風時電流表示數．
（2）當金屬細桿OP滑到AB中點時，接入電路的是滑動變阻器總電阻的一半，根據串聯電路的電阻特點和歐姆定律求出電路中的電流，再根據P=UI求出電路消耗的總功率．

解答：解：（1）當偏轉到電阻絲的A端時，電路為R₀的簡單電路，
則：R₀=

U

I0

=

6V

0.6A

=10Ω，
無風時R₀與電阻絲的最大阻值R_B=50Ω串聯，
電路中的電流I₁=

U

R1+RB

=

6V

10Ω+50Ω

=0.1A；
即電流表的示數為0.1A．
（2）當金屬細桿OP滑在AB中點時，R₀與電阻絲的阻值R_中=25Ω串聯，
電路中的電流為I₂=

U

R1+R中

=

6V

10Ω+25Ω

=

6

35

A；
電路消耗的總功率為P=UI₂=6V×

6

35

A≈1.03W．
答：（1）無風時電流表示數為0.1A；
（2）當金屬細桿OP滑在AB中點時此時電路消耗的總功率約為1.03W．

點評：本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率的計算，關鍵是明白電路中AB和OP的共同作用相當于滑動變阻器．