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    小明同学设计了如图甲所示的风力测量仪；已知电源电压U0为6V且保持不变，R1为保护电阻，线状均匀电阻丝长为9cm，其全电阻阻值R2=9Ω，木球用金属丝悬挂于O点，O点接入电路，且金属丝与线状电阻丝接触良好．无风时，金属丝刚好竖直接触于电阻丝的最右端，金属丝电阻和质量不计．该风力测量仪显示器是由电压表改装，电压表量程为0～3V，所能显示的最大风力为6级，此时金属丝刚好接触于电阻丝的最左端，电压表指针也刚好在最大刻度处．风力与金属丝在R2上的滑动距离x（从右端算起）之间的关系图象如图乙所示．
    （1）求电阻R1的阻值．
    （2）当电压表的示数为2V时，对应的风力是多少级？
    （3）若通过改画电压表的表盘刻度使其能直接显示风力的级数，则该风力测量仪的刻度是否均匀？说出你判断的理由．
    分析：由电路图可知，保护电阻R1与R2的最大阻值串联，电压表测金属丝在R2上的滑动距离x部分两端的电压．
    （1）由题意可知，刚好接触于电阻丝的最左端时电压表的示数为3V，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压，利用欧姆定律表示出R1的阻值；
    （2）风力变化时，电路中的电流不变，根据欧姆定律可得电压表的示数为2V时R2的阻值，再根据电阻丝是均匀的求出电压表所测电阻丝的长度，再由乙图得出对应的风力；
    （3）分析电压表的示数与风力之间的关系，若两者成正比则说明刻度是均匀的，否则是不均匀的．
    解答：解：由电路图可知，保护电阻R1与R2的最大阻值串联，电压表测金属丝在R2上的滑动距离x部分两端的电压．
    （1）当金属丝刚好接触于电阻丝的最左端时，R2=9Ω，U2=3V，
    ∵串联电路中各处的电流相等，
    ∴根据欧姆定律可得，电路中的电流：
    I=
    U2
    R2
    =
    3V
    9Ω
    =
    1
    3
    A，
    ∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
    ∴R1两端的电压：
    U1=U-U2=6V-3V=3V，
    则R1=
    U1
    I
    =
    3V
    1
    3
    A
    =9Ω；
    （2）风力变化时，电路中的电流不变，
    电压表的示数为2V时，电压表并联部分的电阻：
    R2′=
    U2′
    I
    =
    2V
    1
    3
    A
    =6Ω，
    ∵线状均匀电阻丝长为9cm，其全电阻阻值R2=9Ω，
    ∴金属丝在R2上的滑动距离：
    x=
    9cm
    9Ω
    ×6Ω=6cm，
    由乙图可知，对应的风力是4级；
    （3）因为无论风力大小，接入电路中的总电阻都没有发生改变，电源电压一定，电路中的电流也就不会发生改变，电压表的示数与金属丝在R2上的滑动距离x成正比，而电阻丝又是均匀的，则电压表的示数与风力的大小成正比，所以风力测量仪的刻度是均匀．
    答：（1）电阻R1的阻值为9Ω；
    （2）当电压表的示数为2V时，对应的风力是4级；
    （3）该风力测量仪的刻度是均匀的；因无论风力大小，电路中的电流不变，电压表的示数与滑动距离x成正比，又因电阻丝又是均匀的且风力的大小与滑动距离x成正比，所以风力测量仪的刻度是均匀．
    点评：解决本题的关键是知道金属丝的摆动不影响电路的结构，只是改变了与电压表并联部分，即改变了电压表测量的电阻．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：初中物理 来源： 题型：

    在做“伏安法测量定值电阻”的实验中，小明同学设计了如图甲所示的电路，请你完成下列问题．
    （1）请将电路连接完整．
    （2）该实验的原理是
    R=
    U
    I
    R=
    U
    I
    ．（填公式）
    （3）连接电路时，应将开关
    断开
    断开
    ；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最
    右
    右
    端（填“左”或“右”）．
    （4）连接完电路后，闭合开关，无论怎样移动滑片，电流表指针均无偏转，电压表的指针有明显的偏转，这可能是由于
    电阻R断路
    电阻R断路
    造成的．
    （5）调节滑动变阻器，把测量的几组数据描成如图乙所示的图象，则该电阻的阻值R=
    3
    3
    Ω．

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    在做“伏安法测量定值电阻”的实验中，小明同学设计了如图甲所示的电路，请你完成
    下列问题．
    （1）该实验的原理是
    R=
    U
    I
    R=
    U
    I
    ．
    （2）连接电路时，应将开关
    断开
    断开
    ；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最
    右
    右
    端（填“左”或“右”）．
    （3）连接完电路后，闭合开关，无论怎样移动滑片，电流表指针均无偏转，电压表的指针有明显的偏转，这可能是由于
    定值电阻
    定值电阻
    断路造成的．
    （4）调节滑动变阻器，把测量的几组数据描成如图乙所示的图象，则该电阻的阻值R=
    3
    3
    Ω．
    （5）完成上述实验后，小明还想测量一段电炉丝的电阻Rx，可是在连接电路时，发现电流表和滑动变阻器都已损坏．于是小明就利用刚才已测得的定值电阻R，重新设计并连接了电路．电源电压未知且恒定不变．请把下列实验步骤补充完整，并将电路图画出．
    ①只闭合开关S1，
    读出电压表的示数U1
    读出电压表的示数U1
    ；
    ②
    只闭合开关S2，读出电压表的示数U2
    只闭合开关S2，读出电压表的示数U2
    ．
    电阻表达式：Rx=
    U2-U1
    U1
    ?R
    U2-U1
    U1
    ?R
    ．电路图是：
    ．

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    在做“伏安法测量定值电阻”的实验中，小明同学设计了如图甲所示的电路，请你完成下列问题．

    （1）该实验的原理是
    R=
    U
    I
    R=
    U
    I
    ．
    （2）连接电路时，应将开关
    断开
    断开
    ；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最
    右
    右
    端（填“左”或“右”）．
    （3）连接完电路后，闭合开关，无论怎样移动滑片，电流表指针均无偏转，电压表的指针有明显的偏转，这可能是由于
    定值电阻R
    定值电阻R
    断路造成的．
    （4）调节滑动变阻器，把测量的几组数据描成如图乙所示的图象，则该电阻值为
    3
    3
    Ω

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    科目：初中物理 来源： 题型：阅读理解

    （2011?昭通）为了探究“弹性势能的大小跟哪些因素有关”，小明同学有如下猜想：
    猜想一：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
    猜想二：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关．

    为探究猜想一是否正确，小明同学设计了如图甲所示的实验装置，探究方案如下（以下所有弹簧被压缩后都未超过其弹性限度）：
    ①将A、B两根外形完全相同，材料不同的弹簧分别按图甲安装好；
    ②将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为3cm（见图乙），放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S1；
    ③将小球置于弹簧B的右端，使弹簧被压缩的长度为3cm，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S2；
    ④比较S1、S2得出结论．
    （1）比较以上实验数据，若
    S1不等于S2
    S1不等于S2
    ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；若
    S1等于S2
    S1等于S2
    ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料无关．
    （2）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中把弹性势能的大小转换为观察木块被推动的距离，这种研究方法叫转换法．请你按要求举出两个在探究中用转换法的实例：
    ①热学：
    在清水中滴入红墨水，通过扩散现象证明大量分子做无规则运动
    在清水中滴入红墨水，通过扩散现象证明大量分子做无规则运动
    ；
    ②电学：
    通过磁铁吸引大头针的多少来说明磁性的强弱
    通过磁铁吸引大头针的多少来说明磁性的强弱
    ．
    （3）请将探究猜想二的方案补充完整．
    ①将弹簧A按如图13甲安装好；
    ②将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为2cm，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S3；
    ③
    将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度改变，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S4
    将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度改变，放手后小球被弹出，并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S4
    ．
    ④
    比较S3和S4得出结论
    比较S3和S4得出结论
    ．

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    科目：初中物理 来源： 题型：阅读理解

    精英家教网为了探究“弹性势能的大小跟哪些因素有关”，小明同学有如下猜想：
    猜想一：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
    猜想二：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关．
    （1）为探究猜想一是否正确，小明同学设计了如图甲所示的实验装置，探究方案如下（以下所有弹簧被压缩后都未超过其弹性限度）请将方案补充完整：
    ①将A、B两根外形完全相同，材料不同的弹簧分别按图甲安装好；
    ②将小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为3cm（见图乙），放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S1；
    ③将小球置于弹簧B的右端，
     
    木块被推动了一段距离S2
    ④比较S1、S2得出结论．
    （2）比较以上实验数据，若
     
    ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
    （3）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中把弹性势能的大小转变为观察木块被推动的距离，这种研究方法叫
     
    ，请你举出一个在探究中用此方法的实例：
     
    ．
    （4）某同学想如图甲所示的实验装置探究动能跟质量的关系．
    ①将弹簧A按如图甲安装好；
    ②将质量为m1小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为2cm，放手后小球被弹出，并与一木块相碰，木块被推动了一段距离S3；
    ③将质量为m2小球置于弹簧A的右端，使弹簧被压缩的长度为2cm，放手后小球被弹出，
    并与在同一位置的同一木块相碰，木块被推动了一段距离S4；
    ④比较S3和S4得出结论评价该方案
     
    （可行或不可行），说出你的理由
     
    ．

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