2022年中考物理复习专题突破------专题19 电功率的图象问题（有解析）.docx

专题19 电功率的图象问题一选择题1如图甲所示电路，电源电压恒为6V，滑动变阻器R的规格为“25 1A”，电流表量程选择“00.6A”，电压表量程选择“03V”，小灯泡标有“4.5V 0.3A”字样，其IU图像如图乙所示，闭合开关S，为保证电路安全，在移动滑片P的过程中，下列选项正确的是（）A电路的最大功率是3.6WB小灯泡的最小功率是0.75WC电流表的最小示数是0.15AD变阻器的调节范围是12252如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，电流表的量程为00.6A，电压表的量程为015V，滑动变阻器的规格为“200 1A”。在滑动变阻器的滑片移动的过程中，电压表的示数与变阻器接入电路的电阻的关系如图乙所示。若要求两只电表的示数均不能超过所选量程，则下列结论错误的是（）A电源电压是18VBR1的阻值是20C电流表示数的变化范围是0.075A0.6ADR1的电功率变化范围是0.45W7.2W3额定电压均为6V的甲、乙两灯的IU图线如图所示，则下列说法不正确的是（）A甲、乙两灯的电阻均随电压增大而增大B甲、乙两灯的额定功率之比为2：1C甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，电阻之比为2：3D甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，实际功率之比为1：94如图所示电路中，E为电压恒定、输出功率P0可调的电源，R为特殊电阻，新型灯泡L的电阻与通过的电流I成反比。下列描述电路中的电流I、电阻R、R消耗的电功率P、电阻R两端的电压U随输出功率P0变化关系的图线中，不正确的是（）ABCD5如图甲所示，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，滑片从最右端滑至最左端时，小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙。下列说法中正确的是（）A电源电压为9VB滑动变阻器的最大阻值为12C小灯泡的额定功率为8WD电路总功率的变化范围为6W12W6如图甲所示，电源电压恒为12V，闭合开关S，当滑片P在a端时，电流表示数为0.1A，R2消耗的电功率为1W；图乙、丙分别是变阻器滑片P从a端滑到b端的过程中两组物理量的关系图象，则（）A图乙反映的是电压表与电流表示数的关系B滑片P在b端时，电路消耗的总功率为1.2WC图丙反映的是R2与R1的电功率比值k与R2的关系D滑片P在a端时，R1的阻值为20，消耗的电功率为2W7物理兴趣小组的同学，为了探究滑动变阻器的电流、电压关系，按照如图甲的电路进行实验。组装好电路后，闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动，测量滑片到最右端的距离X，同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图象。电压表读数U与X的关系如图乙所示，电流表读数I与X的关系如图丙所示。根据题目信息，以下说法中（）由图象可知，电源电压3.0V，滑动变阻器出现了断路故障，且断点位置X5cm滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化2滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是20若电流表的量程为03A，则此电路的最大功率可达4.5WA只有正确B只有正确C只有正确D只有正确8（多选）如图甲所示电路中，R1为定值电阻，R为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图象。下列说法不正确的是（）A电源电压为3VB电压表的最大示数为2VC整个电路功率变化了0.1WD电流表的示数变化了0.4A9如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图乙所示，下列判断正确的是（）A电源电压为4VB电路总功率的最大值为3.6WCR1电功率的最小值为0.4WDR2的最大阻值为10二填空题10如图甲所示，R为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中，变阻器的电功率与电阻的关系图象，则电源电压为 V，整个电路功率变化了 W。11如图甲所示是通过灯泡L和电阻R的电流随电压变化关系的图象，将它们接入如图乙所示的电路中。当只闭合开关S，小灯泡的实际功率为0.8W，则电源电压为 V；再闭合开关S1，电流表的示数为 A，电路消耗的总功率为 W。三计算题12图甲是一种电子测温仪，图乙是其内部简化电路图。测温仪探头内有一热敏电阻Rt，其阻值随温度变化关系如图丙所示。R为阻值可调的电阻箱，其最大电阻为200，允许通过的最大电流为0.3A。电流表的量程为00.02A，电源电压恒为6V。求：（1）某次测试时，将电阻箱的阻值调到200，发现电流表示数为0.01A，电路的总功率是多少？（2）此时环境温度是多少？（3）若环境温度为40，为保证电流表安全，电阻箱允许接入电路的最小值是多少？13如图甲所示，某款电热饼铛，图乙为其工作原理电路图，R1、R2分别为上盘和下盘的发热电阻，已知R155某次烙饼加热和保温时的功率随时间变化关系如图丙，电热饼铛刚开始工作时，电路中的开关都闭合，当温度达到200时，S1自动断开，再保温2min后，开关S断开。求：（1）该电热饼铛正常加热时的总电流。（2）R2的电阻值。（3）本次烙饼共消耗的电能。14某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图甲所示。迎风板与一轻质弹簧一端相连，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R1，金属杆接入电路中的电阻Rx与迎风板所承受风力F的关系如图乙所示。（1）若迎风板的面积为100cm2，当Rx2.5时，求迎风板所受的压强。（2）无风时，求定值电阻R消耗的电功率；（3）如果电压表的量程为03V，求该装置所能测量的最大风力。若只将电压表的表盘上数值修改，可改装为能够直接读出风力大的小风力表，试说明改装后的风力表刻度是否均匀。专题19 电功率的图象问题一选择题1如图甲所示电路，电源电压恒为6V，滑动变阻器R的规格为“25 1A”，电流表量程选择“00.6A”，电压表量程选择“03V”，小灯泡标有“4.5V 0.3A”字样，其IU图像如图乙所示，闭合开关S，为保证电路安全，在移动滑片P的过程中，下列选项正确的是（）A电路的最大功率是3.6WB小灯泡的最小功率是0.75WC电流表的最小示数是0.15AD变阻器的调节范围是1225【解析】A、由图可知，小灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流；由题意可知，为保证电路安全，电路中允许通过的最大电流是0.3A，即电流表的最大示数是0.3A，电路的最大功率是：PUI6V×0.3A1.8W，故A错误；BC、由串联电路的分压特点可知，当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，滑动变阻器两端的电压最大，灯泡两端的电压最小，而且此时流过小灯泡的电流也最小，即电流表的示数最小；即当电压表的示数为3V时，小灯泡的电功率最小，此时小灯泡两端的电压为：ULUU滑6V3V3V，由图乙可知，此时流过小灯泡的最小电流是0.25A，小灯泡的最小功率是：PLULIL3V×0.25A0.75W，故B正确，C错误；D、由图知电路中的最大电流为0.3A时，小灯泡两端的电压为4.5V，根据串联电路电压的规律知，滑动变阻器两端的最小电压为：U滑小UUL6V4.5V1.5V，滑动变阻器的最小电阻为：R滑小5，当电压表的示数为3V时，滑动变阻器的电阻最大，电流最小，最小为0.25A，滑动变阻器的最大电阻为：R滑大12，所以变阻器的调节范围是512，故D错误。故选：B。2如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，电流表的量程为00.6A，电压表的量程为015V，滑动变阻器的规格为“200 1A”。在滑动变阻器的滑片移动的过程中，电压表的示数与变阻器接入电路的电阻的关系如图乙所示。若要求两只电表的示数均不能超过所选量程，则下列结论错误的是（）A电源电压是18VBR1的阻值是20C电流表示数的变化范围是0.075A0.6ADR1的电功率变化范围是0.45W7.2W【解析】AB、设电源电压为U，则UU1+U2，从图中看出，电压表测量滑动变阻器的电压，当滑动变阻器的阻值为40时，电压表示数为12V，此时电流为；I0.3A，此时可得：U0.3A×R1+12V当滑动变阻器的阻值为70时，电压表示数为14V，此时电流为：I0.2A，此时可得：U0.2A×R1+14V由可得：U18V，R120，故AB正确；C、当电压表的示数最大为15V，此时电路中总电阻最大，电流最小，为：I小0.15A，电流表的量程为00.6A，当滑动变阻器接入电阻为0时，电路中的电流为：I0.9A0.6A，故电路中的最大电流为：I大0.6A，故电流表示数的变化范围是：0.15A0.6A，故C错误；D、R1的电功率的最小值为：P小I小2R1（0.15A）2×200.45W，R1的电功率的最大值为：P大I大2R1（0.6A）2×207.2W，则R1的电功率变化范围是0.45W7.2W，故D正确。故选：C。3额定电压均为6V的甲、乙两灯的IU图线如图所示，则下列说法不正确的是（）A甲、乙两灯的电阻均随电压增大而增大B甲、乙两灯的额定功率之比为2：1C甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，电阻之比为2：3D甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，实际功率之比为1：9【解析】A、由图象可知，甲、乙两灯泡两端的电压分别为2V、6V时，通过甲的电流依次为0.3A、0.6A，通过乙的电流依次为0.2A、0.3A，由I的变形式R可知，甲灯泡的电阻依次为6.67、10，乙灯泡的电阻依次为10、20，所以，甲、乙两灯的电阻均随电压增大而增大，故A正确；B、甲、乙两灯的额定电压均为6V，通过的电流I甲额0.6A，I乙额0.3A，则甲、乙两灯的额定功率之比：，故B正确；C、甲、乙两灯并联接在电压为2V的电源两端时，它们两端的电压均为2V，由图象可知，通过的电流分别为I甲0.3A，I乙0.2A，此时两灯泡的电阻之比，故C正确；D、甲、乙两灯串联接在电压为8V的电源两端时，通过它们的电流相等，且总电压等于8V，由图象可知，当电路中的电流I0.3A、U甲2V、U乙6V时符合，则两灯泡的实际功率之比：，故D错误。故选：D。4如图所示电路中，E为电压恒定、输出功率P0可调的电源，R为特殊电阻，新型灯泡L的电阻与通过的电流I成反比。下列描述电路中的电流I、电阻R、R消耗的电功率P、电阻R两端的电压U随输出功率P0变化关系的图线中，不正确的是（）ABCD【解析】AB、设电源的输出电压恒为E，输出功率为P0，则电路中的电流为：I，可知电流I与P0是正比例关系，故A正确；根据欧姆定律可知，EIR+IRL，新型灯泡L的电阻RL与通过的电流I成反比，则IRL为定值k，故EIR+kR+k，解得R，根据数学关系可知，RP0图像为双曲线，故B正确；CD、R消耗的电功率：PI2RRRP0，所以R消耗的电功率P与P0成正比，故C错误；UEk是一个定值，U与P0无关，即不随P0大小变化，故D正确。故选：C。5如图甲所示，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，滑片从最右端滑至最左端时，小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两电压表示数的关系图象如图乙。下列说法中正确的是（）A电源电压为9VB滑动变阻器的最大阻值为12C小灯泡的额定功率为8WD电路总功率的变化范围为6W12W【解析】由电路图可知，灯泡L与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，电压表V1测L与R0两端的电压之和，电压表V2测R0两端的电压，电流表测电路中的电流。（1）当滑片位于最左端时，接入电路中的电阻为零，此时电路中的电流最大，电路的总功率最大，两电压表的示数最大且电压表V1测电源两端的电压，由图乙可知，电路中的最大电流I大1.0A，电压表V2的示数U06V，电压表V1的示数为12V，即电源的电压U12V，故A错误；因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，此时灯泡两端的电压ULUU012V6V6V，因此时小灯泡恰好正常发光，所以，灯泡的额定功率PLULI大6V×1.0A6W，故C错误；电路的最大总功率P大UI大12V×1.0A12W；（2）当滑片位于最右端时，接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流最小，电路的总功率最小，由图象可知，电路中的最小电流I小0.5A，电压表V1的示数UV15V，此时滑动变阻器两端的电压URUUV112V5V7V，由I可得，滑动变阻器的最大阻值R14，故B错误；电路的最小总功率P小UI小12V×0.5A6W，则电路总功率的变化范围是6W12W，故D正确。故选：D。6如图甲所示，电源电压恒为12V，闭合开关S，当滑片P在a端时，电流表示数为0.1A，R2消耗的电功率为1W；图乙、丙分别是变阻器滑片P从a端滑到b端的过程中两组物理量的关系图象，则（）A图乙反映的是电压表与电流表示数的关系B滑片P在b端时，电路消耗的总功率为1.2WC图丙反映的是R2与R1的电功率比值k与R2的关系D滑片P在a端时，R1的阻值为20，消耗的电功率为2W【解析】由图知，两电阻串联，电压表测R2的电压，电流表测电路中的电流，当滑片P在a端时，电流表示数为0.1A，R2消耗的电功率为1W，根据串联电路电流的规律及PI2R，故R滑大100；A、P在a端时，变阻器连入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，由分压原理，R2的电压最大，即电压表示数最大；P滑到b端时，变阻器连入电路中的电阻为0，R2的电压为0，电路中的电流最大；根据欧姆定律和串联电路的特点可知：变阻器两端的电压U2UIR1，由此可知电压表示数与电流表示数变化图象是直线，不是曲线；故A错误；B、滑片P在b端时，电路中的电流为0.6A，电路消耗的总功率为：PUI12V×0.6A7.2W；故B错误；C、根据串联电路电流的规律及PI2R，R2与R1的电功率比值：k，将R120代入得：k，即k与R2成正比，为过原点的直线，当R2100时，k5，即图丙反映的是R2与R1的电功率比值k与R2的关系，故C正确。D、当P在a端时，由图乙知，电压表示数为10V，根据串联电路电压的规律，R1的电压为：U112V10V2V，根据分压原理可得：，R1R滑大×10020；R1消耗的电功率为：P10.2W，故D错误；故选：C。7物理兴趣小组的同学，为了探究滑动变阻器的电流、电压关系，按照如图甲的电路进行实验。组装好电路后，闭合开关，让滑片P从最右端开始向左滑动，测量滑片到最右端的距离X，同时观察电压表、电流表的示数，记录数据并绘制图象。电压表读数U与X的关系如图乙所示，电流表读数I与X的关系如图丙所示。根据题目信息，以下说法中（）由图象可知，电源电压3.0V，滑动变阻器出现了断路故障，且断点位置X5cm滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化2滑动变阻器电阻丝没有断路时的总电阻值是20若电流表的量程为03A，则此电路的最大功率可达4.5WA只有正确B只有正确C只有正确D只有正确【解析】（1）由图1可知：滑动变阻器与R0串联，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中电流；当滑动变阻器的电阻丝有断点时，电压表测量电源电压，由图乙可知，当X5cm时，电压表示数保持3.0V不变，则电源电压为3.0V；断点处离变阻器最右端5cm，故正确；（2）由I可得，当X5cm时，滑动变阻器接入电路中的电阻R118，当X10cm时，电压表示数U22.4V，电流表示数I20.3A，则R28，故滑动变阻器滑动5cm电阻的改变量是RR1R218810，所以从断点处滑片P向左滑动的过程中，该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化是2，故正确；（3）该滑动变阻器没有断路时的总电阻值：R总R1+5cm×2/cm18+1028，故错误；（4）当X5cm时，由乙、丙图可知，电压表示数U12.7V，电流表示数I10.15A，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，R0两端的电压：U01UU13.0V2.7V0.3V，由I可得，电阻R0的阻值：R02；当滑动变阻器滑片P在最左端，接入电路的电阻为零，电路中只有R0连入电路，此时电路中的电流最大，功率最大，电路中的最大电流：I最大1.5A3A，没有超过电流表的量程；则此电路的最大功率：P最大4.5W，故正确。故选：D。8（多选）如图甲所示电路中，R1为定值电阻，R为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中变阻器的电功率与其电阻的关系图象。下列说法不正确的是（）A电源电压为3VB电压表的最大示数为2VC整个电路功率变化了0.1WD电流表的示数变化了0.4A【解析】由电路图可知，R1与R串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。A、由图乙可知，当R10时，P0.9W，当R20时，P0.8W，因串联电路中各处的电流相等，所以，由PUII2R可得，电路中的电流分别为：I10.3A，I20.2A，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且电源的电压不变，所以，由I可得，电源的电压：UI1（R+R1）I2（R+R1），即0.3A×（R1+10）0.2A×（R1+20），解得：R110，电源的电压UI1（R+R1）0.3A×（10+10）6V，故A错误；B、当R20时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，电压表的示数最大，则电压表的最大示数UI2R0.2A×204V，故B错误；C、当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路的总电阻最小，整个电路的总功率最大，则P大3.6W，当R20时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，整个电路的总功率最小，则P小UI26V×0.2A1.2W，所以，整个电路功率变化了：PP大P小3.6W1.2W2.4W，故C错误；D、当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路的总电阻最小，电路中电流表的示数最大，则I大0.6A，当R20时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，即电流表的示数最小，所以，电流表的示数变化了：II大I20.6A0.2A0.4A，故D正确。故选：ABC。9如图甲所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程中，电压表示数U与电流表示数I的关系图象如图乙所示，下列判断正确的是（）A电源电压为4VB电路总功率的最大值为3.6WCR1电功率的最小值为0.4WDR2的最大阻值为10【解析】由图甲可知，两电阻串联，电压表测 两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑片于a端时，其接入电路电阻为0，电路中的电流最大，由图乙可知，I10.6A；当滑片于b端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，由图乙可知，I20.2A，U24V；A因串联电路中总电压等于各分电压之和，而电源的电压，所以由I可得：UI1R10.6A×R1UI2R1+U20.2A×R1+4V由可得，R110，U6V，故A错误；B电路消耗的最大功率：P1UI16V×0.6A3.6W，故B正确；C消耗的最小功率：P2IR1（0.2A）2×100.4W，故C正确；D当滑片于b端时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，由I可得，滑动变阻器的最大阻值：R220，故D错误。故选：BC。二填空题10如图甲所示，R为定值电阻，R1为滑动变阻器。图乙是该滑动变阻器滑片从一端移至另一端过程中，变阻器的电功率与电阻的关系图象，则电源电压为 V，整个电路功率变化了 W。【解析】由电路图可知，R1与R串联，电压表测R1两端的电压，电流表测电路中的电流。（1）由图乙可知，当R110时，P10.9W，当R120时，P10.8W，因串联电路中各处的电流相等，所以，由PUII2R可得，电路中的电流分别为：I10.3A，I20.2A，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且电源的电压不变，所以，由I可得，电源的电压：UI1（R+R1）I2（R+R1），即0.3A×（R+10）0.2A×（R+20），解得：R10，电源的电压UI1（R+R1）0.3A×（10+10）6V；（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路的总电阻最小，整个电路的总功率最大，则P大3.6W，当R120时，变阻器接入电路中的电阻最大，电路中的电流最小，整个电路的总功率最小，则P小UI26V×0.2A1.2W，所以，整个电路功率变化了PP大P小3.6W1.2W2.4W。故答案为：6；2.4。11如图甲所示是通过灯泡L和电阻R的电流随电压变化关系的图象，将它们接入如图乙所示的电路中。当只闭合开关S，小灯泡的实际功率为0.8W，则电源电压为 V；再闭合开关S1，电流表的示数为 A，电路消耗的总功率为 W。【解析】（1）由电路图可知，只闭合开关S时，电路为L的简单电路，电流表测通过L的电流，由图象可知，当UL2V、IL0.4A时，小灯光的实际功率为0.8W，由此可知，电源电压为2V；（2）再闭合开关S1时，灯泡L与电阻R并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过L的电流不变，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，此时电阻R的电压：URUL2V，由图象可知，通过R的电流IR0.2A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流：IIR+IL0.2A+0.4A0.6A；（3）电路消耗的总功率：PUI2V×0.6A1.2W；故答案为：2；0.6；1.2。三计算题12图甲是一种电子测温仪，图乙是其内部简化电路图。测温仪探头内有一热敏电阻Rt，其阻值随温度变化关系如图丙所示。R为阻值可调的电阻箱，其最大电阻为200，允许通过的最大电流为0.3A。电流表的量程为00.02A，电源电压恒为6V。求：（1）某次测试时，将电阻箱的阻值调到200，发现电流表示数为0.01A，电路的总功率是多少？（2）此时环境温度是多少？（3）若环境温度为40，为保证电流表安全，电阻箱允许接入电路的最小值是多少？【解析】由电路图可知，R1与Rt串联，电流表测电路中的电流。（1）电路中电流表的示数I0.01A时，电路的总功率为：PUI6V×0.01A0.06W；（2）由I可知，电路的总电阻：R总600，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，热敏电阻的阻值：RtR总R1600200400，由图丙可知，此时环境温度是20，（3）由图丙可知，环境温度为40时，热敏电阻的阻值Rt200，由电流表的量程为00.02A可知，电路中的最大电流I大0.02A，则电路的最小总电阻：R总300，所以，电阻箱接入电路中的最小阻值：RR总Rt300200100。答：（1）电路的总功率是0.06W；（2）此时环境温度是20；（3）若环境温度为40，为保证电流表安全，电阻箱允许接入电路的最小值是100。13如图甲所示，某款电热饼铛，图乙为其工作原理电路图，R1、R2分别为上盘和下盘的发热电阻，已知R155某次烙饼加热和保温时的功率随时间变化关系如图丙，电热饼铛刚开始工作时，电路中的开关都闭合，当温度达到200时，S1自动断开，再保温2min后，开关S断开。求：（1）该电热饼铛正常加热时的总电流。（2）R2的电阻值。（3）本次烙饼共消耗的电能。【解析】（1）由图丙可知，电饼铛加热时的功率P加1.32kW1320W，由PUI可得，该电饼铛正常加热时的总电流：I6A；（2）由图丙可知，电饼铛保温时的功率P保0.44kW440W，由题意可知，开关S闭合、S1断开时，电路为R2的简单电路，电饼铛处于保温状态，由PUI可得，R2的电阻：R2110；（3）由图丙可知，本次烙饼加热的时间t加4min240s，保温时间t保2min120s，由P可得，本次烙饼共消耗的电能：WP加t加+P保t保1320W×240s+440W×120s3.696×105J。答：（1）该电饼铛正常加热时的总电流为6A；（2）R2的电阻为110；（3）本次烙饼共消耗的电能为3.696×105J。14某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图甲所示。迎风板与一轻质弹簧一端相连，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R1，金属杆接入电路中的电阻Rx与迎风板所承受风力F的关系如图乙所示。（1）若迎风板的面积为100cm2，当Rx2.5时，求迎风板所受的压强。（2）无风时，求定值电阻R消耗的电功率；（3）如果电压表的量程为03V，求该装置所能测量的最大风力。若只将电压表的表盘上数值修改，可改装为能够直接读出风力大的小风力表，试说明改装后的风力表刻度是否均匀。【解析】（1）由图乙可知，当Rx2.5时，迎风板所承受风力F240N，则迎风板所受的压强：p2.4×104Pa；（2）由图乙可知，无风时金属杆接入电路中的电阻Rx3.5，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，电路中的电流：I1A，定值电阻R消耗的电功率：PRI2R（1A）2×11W；（3）由图乙可知，Rx与F的关系是一次函数，设为RxkF+b，把Rx3.5、F0和Rx2.5、F240N代入可得：3.5k×0+b，2.5k×240N+b，解得：b3.5，k/N，则Rx/N×F+3.5，电路中的电流：I，电压表的示数：URIR×1，由表达式可知，UR与F不成正比，则改装后的风力表刻度不均匀；因F越大时，UR越小，所以，当电压表的示数为3V时，该装置所能测量的风力最大，则有3V×1，解得：F720N。答：（1）当Rx2.5时，迎风板所受的压强为2.4×104Pa；（2）无风时，定值电阻R消耗的电功率为1W；（3）该装置所能测量的最大风力为720N；改装后的风力表刻度不均匀。