某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图1所示．迎风板与一轻质弹簧一端连接，穿在光滑的

Question

某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图1所示．迎风板与一轻质弹簧一端连接，穿在光滑的金属杆上，弹簧由绝缘材料制成，均匀金属杆的阻值随长度均匀变化，工作时迎风板总是正对风吹来的方向．电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接在迎风板上N点并可随迎风板在金属杆上滑动，两端导线与金属杆均接触良好．已知电源电压恒为4.5V，定值电阻R=1.0Ω．金属杆接人电路中的电阻Rx，与迎风板所承风力F的关系如图2所示．（1）若在电路中接入一电压表，使电压表示数随风力的增大而增大，请在图甲中适当位置画出电压表：（2）无风时，求电路中的电流和电压表的示数；（3）如果电压表的量程为0～3V，求该装置所能测量的最大风力．

Answer 1

（1）要使电压表示数随风力的增大而增大，电压表应与定值电阻R并联，如下图甲所示；

（2）无风时，定值电阻R与金属杆串联，此时金属杆接入电路中的电阻R_x为3.5Ω，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴根据欧姆定律可得，电路中的电流：
I=

U

R+R总

=

1.5V

3A

=0.5Ω，
分析图象可知最大风力为720N．
答：（1）电压表的位置如上图所示；
（2）无风时，电路中的电流为1A，电压表的示数为1V；
（3）如果电压表的量程为0～3V，该装置所能测量的最大风力为720N．