小明在乘船浏览古运河美丽夜景的过程中,发现游船驾驶员背后的舱壁上固定着如图所示的装置.表盘固定在舱壁上,边缘有一圈刻度;指针下端带有一重锤,并能绕O点转动. 这个装置有什么用? 经过仔细观察,小明发现当船摇摆时,指针会随着左右晃动.由此猜测:此装置是用来指示游船倾斜角度的
.1、当指针处于图中所示的位置上时,说明游船向________侧倾斜
2、装置的最主要的原理是:利用_________________________来指示倾斜角度的. 小明发觉驾驶员观察倾斜角度并不方便,于是想进行如下图所示的改进,并将其中的电流表安装在正对驾驶员的仪表盘上,以方便观察.
3、小明手边可利用的器材有新干电池2节,弧形电阻片R’(10Ω 2A)1只,弧心角AOB为120度,学生用电流表1只,导线若干;小明想让游船水平时,电流表指针恰好指在中央,为此他还必须搜寻一只多大的定值电阻R0?
4、当游船向左倾斜15度时,电流表指针所对示数为多大?
5、为了观察方便,小明决定在电流表的表盘上直接标上角度值,则在表盘“0.5A”处应标上多少度?
6、小明在改写电流表表盘的过程中,发现上述设计的一个不足,即刻度是_________的;
7、请你继续进行改进,克服不足.画出改进后的电路图,写出改进方案.
解析:
1.含重锤的表盘装置,显然是水平仪,当指针位于图中位置,表明船体左侧偏高。因此是向右侧倾斜;
2.水平仪的工作原理是利用重力的方向是竖直向下的原理。所以应填重力方向竖直向下;
3.计算方法:
电源电压:U=1.5V×2=3V
位于中间时,滑片电阻接入电路的阻值为R’=10Ω/2=5Ω;
电流表指针在中间,表明示数为I=0.6A/2=0.3A
此时电路总电阻为:R1=U/I=3V/0.3A=10Ω
R0的大小为:
R0=R1-R’=10Ω-5Ω=5Ω
4.向左倾斜15度时,右侧弧心角为:
60度+15度=75度时,右端接入电路的电阻为:
R2=10Ω×75/120=6.25Ω
电流表的示数:
I1=U/(R0+R2)=3V/(5Ω+6.25Ω)=0.27A
5.电路电流I2=0.5A时,电路中的总电阻:
R3=U/I2=3V/0.5A=6Ω
弧形电阻接入电路的电阻为:
R4=R3-R0=6Ω-5Ω=1Ω
角度值为:
60度-60度×1/5=48度
6.因为此电路电流大小与弧形电阻的大小不成反比,故刻度不均匀。
7.如图所示。
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