温州地区常受台风侵袭,为测量风速,小明设计了一台简易风速仪,其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片
的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆
上,弹簧左端固定,右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2米
,均匀电阻丝
长为20厘米,阻值为10欧,电源电压
恒为6伏,保护电阻
为14欧,电压表量程
伏。弹簧弹力
与弹簧长度改变量
的关系如图乙所示。无风时,滑片
在
处,有风时,滑块移动,稳定后读出电压表示数,计算并查阅下表数据可知风速及风级。
风级 |
一级 |
二级 |
三级 |
四级 |
五级 |
六级 |
风速
(米
秒) |
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风压
(帕
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表中风压
是指与风向垂直的受风面上单位面积增加的压力(即单位面积受到的风力)。测量时保证风垂直吹在挡风板上,不计一切摩擦阻力。
(1)在滑片
左移的过程中,电路的总电阻 。(选填“变大”、“不变”或“变小”
(2)当电压表示数
为2伏时,风速仪所测的风为几级?(写出计算过程)
(3)小明想在风速仪的电压表上直接标出风速,查阅资料后获知该挡风板所受的风力与风速的平方成正比。经计算,他画出了风速
与电压表示数
的关系曲线,如图丙所示。后因保护电阻
损坏,他将其换成了阻值为5欧的电阻,请你在图丙坐标系中大致画出更换电阻后的风速
与电压表示数
的关系曲线,并在曲线上标出所能测量的最大风速的对应点
。