某兴趣小组为检测操场上的风力等级，设计了一台简易风速仪，其工-优题课

某兴趣小组为检测操场上的风力等级，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 $P$ 的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆 $MN$ 上，滑杆上的摩擦力忽略不计，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 $^{2}$ ，均匀电阻丝 $AB$ 长为30厘米，阻值为15欧，电源电压 $U$ 恒为9伏，保护电阻 $R_{0}$ 为3欧，电压表量程 $0 ~ 3$ 伏。弹簧弹力 $F$ 与弹簧长度改变量 $x$ 的关系如图乙所示。无风时，滑片 $P$ 在 $A$ 处，有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅如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 $v$ （米 $/$ 秒）	$0.3 ~ 1.5$	$1.6 ~ 3.3$	$3.4 ~ 5.4$	$5.5 ~ 7.9$	$8.0 ~ 10.7$	$10.8 ~ 13.8$
风压 $p$ （帕 $)$	$0.055 ~ 1.4$	$1.6 ~ 6.8$	$7.2 ~ 18$	$18.9 ~ 39$	$40 ~ 72$	$72.9 ~ 119$

（1）无风时，求通过 $R_{0}$ 的电流；

（2）为保护电路安全，求出风速仪所测最大风力等级为几级；

（3）某日从天气预报得知，第二天风力等级将会达到五级，风速 $v$ 预计为 $10 m / s$ ，在原有电路元件和电路基本连接方式均不变的基础上，电路将如何改进，在图丙的虚线框内将电路补充完整。小组成员还想计算出电路改进后电压表的示数，经查阅资料后得知，该挡风板所受的风压与风速的平方成正比，其关系式为 $p = k v^{2}$ ，（其中 $k$ 为常量，数值为 $0.6)$ ，假设你为该小组成员，请你计算出风速为 $10 m / s$ 时，改进后的电路中电压表的示数。

科目物理题型计算题难度较难

知识点：压强的大小及其计算欧姆定律的应用