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某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示．迎风板与一轻弹簧的一端N相接，穿在光滑的金属杆上．弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k=1300N/m，自然长度L0=0.5m，均匀金
网友投稿  2022-12-16 00:00:00  互联网

◎ 题目

某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示．迎风板与一轻弹簧的一端N相接，穿在光滑的金属杆上．弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k=1300N/m，自然长度L0=0.5m，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积S=0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向．电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上无摩擦滑动，且与金属杆接触良好．限流电阻的阻值R=1Ω，电源的电动势E=12V，内阻r=0.5Ω．合上开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U1=3.0V；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表的示数变为U2=2.0V，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；
（3）若风（运动的空气）与迎风板作用后速度变为零，已知装置所在处的空气密度为1.3kg/m3，求风速为多大？
魔方格

◎ 答案

（1）无风时，金属杆电阻RL
RL
RL+R+r
=
3
12
    RL=0.5Ω
单位长度电阻  r0=
RL
L
=
0.5
0.5
=1Ω/m
（2）有风时  U2=
R2
R2+R+r
E
R2=0.3Ω
此时弹簧长度L=
R2
r
=
0.3
1
=0.3m
x=L0-L=0.5-0.3=0.2m
由平衡，此时风力：F=kx=1300×0.2=260N
（3）根据动量定理，有：
F△t=ρs（v△t）v
解得：v=

F
ρS
=

260
1.3×0.5
=20m/s
答：（1）金属杆单位长度的电阻为1Ω/m；
（2）此时作用在迎风板上的风力为260N；
（3）风速为20m/s．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示．迎风板与一轻弹簧的一端N相接，穿在光滑的金属杆上．弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k=1300N/m，自然长度L0=0.5m，均匀金…”主要考查了你对  【弹力的大小、胡克定律】，【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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