某同學設(shè)計了一種測定風力的裝置，其原理如圖20所示，迎風板與一輕彈簧的一端Ｎ相連接，穿在光滑的金屬桿上。彈簧是絕緣材料制成的，其勁度系數(shù)k=1300N/m，自然長度為Ｌ0＝０.５m，均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成，迎風板面積Ｓ=0.5m2，工作時總是正對著風吹來的方向。電路中左端導線與金屬桿Ｍ端相連，右端導線接在Ｎ點并可隨迎風板在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好。限流電阻的阻值Ｒ=1，電源的電動勢Ｅ=12Ｖ，內(nèi)阻r=0.5。合上開關(guān)，沒有風吹時，彈簧處于原長，電壓表示數(shù)為Ｕ1=3.0Ｖ；如果某時刻由于風吹使迎風板向左壓縮彈簧，電壓表的示數(shù)為

Ｕ2 =2.0V，求：

（１）金屬桿單位長度的電阻；

（２）此時作用在迎風板上的風力。

（1）；（2）260N


解析:

設(shè)無風時金屬桿接入電路的電阻為R1，有風時接入電路的電阻為R2，由題意得

（１）無風時，

解得：，所以金屬桿單位長度的電阻為

（２）            有風時，

解得：，此時彈簧的長度為

彈簧的壓縮量為

由于迎風板受風力和彈力而平衡，所以風力大小為

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（1）金屬桿單位長度的電阻；
（2）此時作用在迎風板上的風力；
（3）若風（運動的空氣）與迎風板作用后速度變?yōu)榱�，已知裝置所在處的空氣密度為1.3kg/m3，求風速為多大？

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（1）無風時金屬桿接入電路的電阻R1和單位長度的電阻值；
（2）如果某時刻由于風吹使迎風板向左壓縮彈簧，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=2.0V，此時作用在迎風板上的風力；
（3）若風（運動的空氣）與迎風板作用后速度變?yōu)榱�，已知�?）問中裝置所在處空氣的密度為1.3kg/m3，求此時此處風速為多大？

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U
2
，如果某時刻由于風吹使迎風板向左壓縮彈簧，電壓表示數(shù)為
U
3
，求此時作用在迎風板上的風力F的大�。�

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（1）金屬桿單位長度的電阻；

（2）此時作用在迎風板上的風力。

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(1)無風時金屬桿接入電路的電阻R1和單位長度的電阻值；

(2)如果某時刻由于風吹使迎風板向左壓縮彈簧，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2＝2.0V，此時作用在迎風板上的風力；

(3)若風(運動的空氣)與迎風板作用后速度變?yōu)榱�，已�?2)問中裝置所在處空氣的密度為1.3kg/m3，求此時此處風速為多大？

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