如圖1所示是一種風(fēng)速測定簡易裝置,R為阻值為40Ω的定值電阻,R1為滑動(dòng)變阻器(最大阻值為20Ω),電源電壓為9V,“T”型管道的豎直管內(nèi)裝有可上下自由移動(dòng)的輕質(zhì)活塞,活塞通過輕質(zhì)細(xì)桿和滑動(dòng)變阻器的滑片相連(活塞與管道壁接觸緊密),活塞運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)桿可帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)。請思考并回答以下問題:
(1)該裝置中的風(fēng)速儀是用電壓表改裝而成,如圖1所示測的是定值電阻R兩端的電壓,若要改測R1兩端的電壓是否可以只將電壓表接C的導(dǎo)線直接改接A點(diǎn)?請說明理由。
(2)請利用所學(xué)的“流速與壓強(qiáng)”及電路相關(guān)知識簡要分析該風(fēng)速測定儀的原理:
風(fēng)流經(jīng)“T”型管道上方時(shí),風(fēng)速越大,活塞上方壓強(qiáng)越小;活塞下方大氣壓不變,上下氣壓差變大,在彈簧作用下滑片 P 向上移動(dòng),接入電路中的電阻變小,電路中電阻變??;電源電壓不變,電路中電流變大,定值電阻阻值不變,該電壓表的示數(shù)變大
風(fēng)流經(jīng)“T”型管道上方時(shí),風(fēng)速越大,活塞上方壓強(qiáng)越??;活塞下方大氣壓不變,上下氣壓差變大,在彈簧作用下滑片 P 向上移動(dòng),接入電路中的電阻變小,電路中電阻變??;電源電壓不變,電路中電流變大,定值電阻阻值不變,該電壓表的示數(shù)變大
。
(3)根據(jù)該儀器測得的風(fēng)速和滑動(dòng)變阻器R1接入電路中的阻值之間的關(guān)系如表格所示。
風(fēng)速km/h |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
接入電路的R1(Ω) |
20 |
16 |
12 |
8 |
5 |
2 |
0 |
實(shí)驗(yàn)中,我們把風(fēng)速為0km/h時(shí),風(fēng)速儀(電壓表)對應(yīng)的電壓值標(biāo)為零刻度;把風(fēng)速為30km/h時(shí),風(fēng)速儀(電壓表)對應(yīng)的電壓值標(biāo)為最大風(fēng)速。
①請計(jì)算風(fēng)速儀零刻度和最大風(fēng)速所對應(yīng)的電壓值。
②在圖2的表盤中用符號“↑”標(biāo)出零刻度。
(4)該風(fēng)速儀存在的不足之處,其中之一為:風(fēng)速儀的制作過程中,對于風(fēng)速變化控制時(shí)不夠靈敏,你改進(jìn)方法是
換用彈性系數(shù)更小的彈簧和一個(gè)阻值更大的滑動(dòng)變阻器
換用彈性系數(shù)更小的彈簧和一個(gè)阻值更大的滑動(dòng)變阻器
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