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 > 闭合电路欧姆定律/2022-12-16 / 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。

迎风 金属 一种 相连 导电
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