Question

【題目】如圖所示為某同學(xué)設(shè)計(jì)的“風(fēng)力測(cè)試儀”的原理圖，電路的保護(hù)電阻R0為10Ω，AB為長(zhǎng)20cm、阻值為50Ω的均勻電阻絲，OP為質(zhì)量、電阻均不計(jì)的金屬細(xì)桿，下端連接一個(gè)重為2N的球P，閉合開(kāi)關(guān)S，無(wú)風(fēng)時(shí)，OP下垂并與電阻絲B端接觸，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.1A；有風(fēng)時(shí)，球P受風(fēng)力的作用，使金屬細(xì)桿OP繞懸掛點(diǎn)O偏轉(zhuǎn)．已知懸掛點(diǎn)O與電阻絲B端的距離為10cm．金屬細(xì)桿OP始終與電阻絲AB接觸良好且無(wú)摩擦，電源電壓恒定．求：
（1）電源電壓；
（2）若金屬細(xì)桿OP繞懸掛點(diǎn)O偏轉(zhuǎn)到距離電阻絲的A端4cm處，此時(shí)電流表的示數(shù)是多少安；
（3）在風(fēng)力作用下，當(dāng)金屬細(xì)桿OP在圖示位置靜止時(shí)，作出球P所受風(fēng)力F風(fēng)的力臂，并求出F風(fēng)的大小．

Answer 1

【答案】
（1）無(wú)風(fēng)時(shí)，R0與RAB串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，

電源的電壓：

U=I0（R0+RAB）=0.1A×（10Ω+50Ω）=6V

答：電源電壓為6V

（2）∵AB為長(zhǎng)20cm、阻值為50Ω的均勻電阻絲

∴金屬細(xì)桿OP繞懸掛點(diǎn)O偏轉(zhuǎn)到距離電阻絲的A端4cm處，

接入電路的電阻R= ×4cm=10Ω，

電流表的示數(shù)I= = =0.3A

答：金屬細(xì)桿OP繞懸掛點(diǎn)O偏轉(zhuǎn)到距離電阻絲的A端4cm處，此時(shí)電流表的示數(shù)是0.3安

（3）球P所受風(fēng)力F風(fēng)的力臂，如下圖所示：

∵△ABO∽△PEO；

∴ =

∴ = = =

∵金屬細(xì)桿OP平衡，以O(shè)為支點(diǎn)；

則根據(jù)杠桿平衡條件可得：

F風(fēng)= G= G= ×2N=4N

答：球P所受風(fēng)力F風(fēng)的力臂如上圖所示，F(xiàn)風(fēng)的大小為4N

【解析】（1）無(wú)風(fēng)時(shí)，R0與RAB串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；（2）先根據(jù)題意求出金屬細(xì)桿OP繞懸掛點(diǎn)O偏轉(zhuǎn)到距離電阻絲的A端4cm處接入電路的電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，即為電流表的示數(shù)；
【考點(diǎn)精析】利用杠桿的平衡條件和歐姆定律及其應(yīng)用對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知杠桿平衡：杠桿在動(dòng)力和阻力的作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，稱為杠桿平衡．杠桿平衡是力和力臂乘積的平衡，而不是力的平衡．杠桿平衡的條件：動(dòng)力 ×動(dòng)力臂 = 阻力 ×阻力臂即：F1 L1 = F2 L2可變形為 ：F1 / F2 = L1 / L2；歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無(wú)關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過(guò)的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過(guò)的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）．