精英家教網(wǎng)某同學(xué)設(shè)計了一種測定風力的裝置,其原理如圖所示,迎風板與一輕彈簧的一端N相接,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)為K,自然長度為L0,均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成,其單位長度的電阻為r0,工作時總是正對著風吹來的方向.電路中左端導(dǎo)線與金屬桿相連,右端導(dǎo)線在N點并可隨風板在金屬上滑動,且與金屬桿接觸良好,限流電阻阻值為R,電源電動勢為U,內(nèi)阻不計,閉合開關(guān),沒有風時,彈簧處于原長,電壓表示數(shù)為
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。
分析:定值電阻R與金屬桿串聯(lián),對無風和有風時,根據(jù)電壓表示數(shù),應(yīng)用閉合歐姆定律求出癱瘓的形變量,再根據(jù)胡克定律F=Kx,求出風力.
解答:解:無風時,接入電路的金屬桿長度為L0,則有:
U
2
=
U
(R+L0 r0)
×L0 r0

解得:L0=
R
r0

設(shè)有風時,接入電路的金屬桿長度為L,則有:
U
3
=
U
(R+L  r0)
×L  r0

解得:L=
R
2r0

根據(jù)胡克定律得:
F=K(L0-L)=K
R
2r0

答:此時作用在迎風板上的風力F的大小為K
R
2r0
點評:本題關(guān)鍵是歐姆定律的公式及其變形的應(yīng)用以及串聯(lián)電路電壓的規(guī)律.解決力電綜合題,關(guān)鍵尋找力與電的橋梁,本題的橋梁是彈簧的長度.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?南開區(qū)模擬)某同學(xué)設(shè)計了一種測定風力的裝置,其原理如圖所示.迎風板與一輕彈簧的一端N相接,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(dǎo)線與金屬桿M端相連,右端導(dǎo)線接在N點并可隨迎風板在金屬桿上無摩擦滑動,且與金屬桿接觸良好.限流電阻的阻值R=1Ω,電源的電動勢E=12V,內(nèi)阻r=0.5Ω.合上開關(guān),沒有風吹時,彈簧處于原長,電壓表的示數(shù)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)變?yōu)閁2=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;
(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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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?重慶一模)某同學(xué)設(shè)計了一種測定風力、風速的裝置,其原理如圖所示,迎風板與一輕彈簧的一端N相接,一起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L0=0.5m,均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成,迎風板面積為S=0.5m2,工作時總是正對著風吹來的方向.電路中左端導(dǎo)線與金屬桿M端固定相連,右端導(dǎo)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=1.0Ω,電源電動勢E=12.0V,內(nèi)阻r=0.5Ω.合上開關(guān),沒有風吹時,彈簧處于原長,理想電壓表的示數(shù)U1=3.0V.求:
(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)榱悖阎?)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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科目:高中物理 來源: 題型:

(20分)某同學(xué)設(shè)計了一種測定風力的裝置,其原理如圖所示,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(dǎo)線與金屬桿M端相連,右端導(dǎo)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。

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科目:高中物理 來源: 題型:

.(18分)某同學(xué)設(shè)計了一種測定風力、風速的裝置,其原理如圖所示,迎風板與一輕彈簧的一端N相接,一起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L0=0.5m,均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成,迎風板面積為S=0.5m2,工作時總是正對著風吹來的方向。電路中左端導(dǎo)線與金屬桿M端固定相連,右端導(dǎo)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=1.0Ω,電源電動勢E=12.0V,內(nèi)阻r=0.5Ω。合上開關(guān),沒有風吹時,彈簧處于原長,理想電壓表的示數(shù)U1=3.0V。求:

(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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