某课外小组设计了一种测定风速的装置,其原理如图所示.一个劲度系数k=120N/m、自然长度L0=1m的弹簧一端固定在墙上的M点,另一端N与导电的迎风板相连,弹簧穿在光滑水平放置的

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 共点力的平衡/2022-10-22 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

某课外小组设计了一种测定风速的装置,其原理如图所示.一个劲度系数k=120N/m、自然长度L0=1m的弹簧一端固定在墙上的M点,另一端N与导电的迎风板相连,弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上,弹簧是不导电的材料制成的.迎风板面积S=0.5m2,工作时总是正对着风吹来的方向,电路的一端与迎风板相连,另一端在M点与金属杆相连,迎风板可在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好.定值电阻R=1.0Ω,电源的电动势E=12V,内阻r=0.5Ω.闭合开关,没有风吹时,弹簧处于原长,电压表的示数U1=9.0V,某时刻由于风吹迎风板,电压表的示数变为U2=6.0V.(电压表可看做理想表)求:
(1)金属杆单位长度的电阻;
(2)此时作用在迎风板上的风力.
魔方格

◎ 答案

设无风时金属杆接入电路的电阻为R1,风吹时接入电路的电阻为R2,由题意得
(1)无风时:U1=
E
R1+R+r
R1,得R1=4.5Ω
所以金属杆单位长度的电阻r=
R1
L0
=
4.5
1
Ω/m=4.5Ω/m.
(2)有风时:U2=
E
R2+R+r
R2,代入解得R2=1.5Ω
此时,弹簧长度L=
R2
r
=
1
3
m      
压缩量x=L0-L=(1-
1
3
)m=
2
3
m
由二力平衡得此时风力:F=kx=120×
2
3
N=80N.
答:
(1)金属杆单位长度的电阻为4.5Ω/m;
(2)此时作用在迎风板上的风力为80N.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“某课外小组设计了一种测定风速的装置,其原理如图所示.一个劲度系数k=120N/m、自然长度L0=1m的弹簧一端固定在墙上的M点,另一端N与导电的迎风板相连,弹簧穿在光滑水平放置的…”主要考查了你对  【共点力的平衡】,【闭合电路欧姆定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐