如图是某同学设计的“风力测试仪”的原理图.电源电压6V,R0为定值保护电阻,AB为长20cm、阻值为50Ω的均匀电阻丝.OP为质量、电阻均不计的金属细杆,下端连接一个重为2N的圆球P.闭合开关S,无风时,OP下垂并与电阻丝的B端接触;有风时,圆球 P受风力作用,使金属细杆OP绕悬挂点O偏转,当偏转到电阻丝的A端时,电流表示数为0.6A.已知悬挂点O与电阻丝B端为10cm,金属细杆OP始终与电阻丝AB接触良好且无摩擦,求:
(1)无风时电流表示数;
(2)求当金属细杆OP滑在AB中点时此时电路消耗的总功率为多少?
解:(1)当偏转到电阻丝的A端时,电路为R0的简单电路,
则:R0===10Ω,
无风时R0与电阻丝的最大阻值RB=50Ω串联,
电路中的电流I1===0.1A;
即电流表的示数为0.1A.
(2)当金属细杆OP滑在AB中点时,R0与电阻丝的阻值R中=25Ω串联,
电路中的电流为I2===A;
电路消耗的总功率为P=UI2=6V×A≈1.03W.
答:(1)无风时电流表示数为0.1A;
(2)当金属细杆OP滑在AB中点时此时电路消耗的总功率约为1.03W.
(1)由题意可知,当偏转到电阻丝的A端时,电路为R0的简单电路,根据欧姆定律求出R0的阻值;无风时R0与电阻丝的最大阻值串联,根据欧姆定律可计算无风时电流表示数.
(2)当金属细杆OP滑到AB中点时,接入电路的是滑动变阻器总电阻的一半,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律求出电路中的电流,再根据P=UI求出电路消耗的总功率.
点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算,关键是明白电路中AB和OP的共同作用相当于滑动变阻器.