在综合实践活动中，科技小组设计了一个能反映水平风力大小的装置，如图甲所示，电源电压恒为16V，R0为定值电阻，L为额定电压是2.5V的小灯泡，其I﹣U关系的部分数据如图乙所示，AB为长14cm、阻值60Ω粗细均匀的电阻丝（电阻丝的阻值与长度成正比），OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重2N的圆球P．闭合开关S，无风时，OP下垂并与A端接触，此时电流表示数为0.2A；有风时，OP绕悬挂点O转动，风对球的作用力F方向始终水平向右，已知OA为10cm，OP始终与AB接触良好且无摩擦；求：
（1）电流表示数为0.2A时，灯泡的电阻为 Ω；
（2）无风时R0消耗的电功率。
（3）为保护电路，允许风对球施加的最大作用力。
解析：
（1）由图可知，灯泡、定值电阻R0和电阻丝串联；因串联电路电流处处相等，所以，当电流表示数为0.2A时，通过灯泡的电流为0.2A，
由图乙可知此时灯泡两端的电压为1V，灯泡的电阻：
RL=UL/IL=1V/0.2A=5Ω；
（2）无风时，OP下垂并与A端接触，电阻丝接入阻值最大为60Ω，电阻丝两端的电压：
UAB=IRAB=0.2A×60Ω=12V，
根据串联电路中总电压等于各分电压之和可得，R0两端的电压：
U0=U﹣UL﹣UAB=16V﹣1V﹣12V=3V，
则此时R0消耗的电功率：
P0=U0I=3V×0.2A=0.6W；
（3）R0的阻值：
R0=U20/P0=(3V)2/0.6W=15Ω
由于灯泡的额定电压为2.5V，则电路中最大电流等于灯泡正常工作时的电流，由图乙可知最大电流为I′=0.3A，此时风对球的压力最大，OP绕O转动的角度最大，设此时OP与AB的接触点为C，则根据欧姆定律可得，R0两端的电压：
U0′=I′R0=0.3A×15Ω=4.5V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以RBC两端的电压：
UBC=U﹣U额﹣U0′=16V﹣2.5V﹣4.5V=9V，
此时电阻丝连入电路的电阻：
RBC=UBC/IBC=9V/0.3A=30Ω
由于电阻丝的电阻与电阻丝的长度成正比，则：
所以
则
AC=AB﹣BC=14cm﹣7cm=7cm，
如图，把OP视为一根杠杆，F的力臂为OD，G的力臂等于PD，根据杠杆平衡条件可得：
F×OD=G×PD，
则：
由于△OAC∽△ODP，根据相似三角形的知识可得：
所以
则
故：
（1）5；
（2）无风时R0消耗的电功率为0.6W。
（3）为保护电路，允许风对球施加的最大作用力为1.4N。
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