如图所示是一种悬球式加速度仪,它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度,m是一个金属球,它系在细金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为L的

◎ 题目

如图所示是一种悬球式加速度仪,它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度,m是一个金属球,它系在细金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为L的电阻丝,其阻值为R。金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计。电阻丝的中点C焊接一根导线。从O点也引出一根导线,两线之间接入一个电压表(金属丝和导线电阻不计)。图中虚线OCAB相垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压恒为U的直流稳压电源上。整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向,列车静止时金属丝呈竖直状态,当列车加速或减速前进时,金属线将偏离竖直方向θ,从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。
(1)当列车向右做匀加速直线运动时,试写出加速度aθ角的关系及加速度a与电压表读数对应关系。
(2)这个装置能测得的最大加速度是多少?

◎ 答案

(1)a=gtanθ
(2)amax=g

◎ 解析

(1)小球受力如图所示,由牛顿定律得:a===gtanθ

设细金属丝与竖直方向夹角为θ时,其与电阻丝交点为DCD间的电压为U′,
,故得a=gtanθ=g·
(2)因CD间的电压最大值为U/2,即Umax′=U/2,所以amax=g

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示是一种悬球式加速度仪,它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度,m是一个金属球,它系在细金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为L的…”主要考查了你对  【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。

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