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闭合电路欧姆定律
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某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k=1300N/m，自然长度L0=0.5m弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放
网友投稿 2022-12-16 00:00:00 互联网
◎ 题目
某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k=1300N/m，自然长度L
0
=0.5m弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电的材料制成的．迎风板面积S=0.5m
2
，工作时总是正对着风吹来的方向．电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连．迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好．定值电阻R=1.0Ω，电源的电动势E=12V，内阻r=0.5Ω．闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U
1
=3.0V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U
2
=2.0V．（电压表可看作理想表）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）假设风（运动的空气）与迎风板作用后的速度变为零，空气的密度为1.3kg/m
3
，求风速多大．
◎ 答案
（1）当无风时，定值电阻R与金属杆串联，由欧姆定律得，
电路中电流I=
E
-U
1
R+r
=6A
此时金属杆接入电路中的电阻R
金
=
U
1
I
=0.5Ω
故金属杆单位长度的电阻为
R
金
L
0
=1Ω/m
（2）当有风时，由欧姆定律得，
电路中电流I′=
E
-U
2
R+r
=
20
3
A
此时金属杆接入电路中的电阻R
金
=
U
1
I′
=0.3Ω
此时金属杆的长度为L=0.3m
根据胡克定律得
故作用在迎风板上的风力F=K（L
0
-L）=1300（0.5-0.3）N=260N
（3）以在极短时间△t内吹到迎风板上的空气为研究对象，取风的方向为正方向
根据动量定理得
-F′△t=0-mV
又m=ρSV△t，F′=F
则F△t=ρSV△t?V
得到V=
F
ρS
=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）假设风（运动的空气）与迎风板作用后的速度变为零，空气的密度为1.3kg/m
3
，风速为20m/s．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k=1300N/m，自然长度L0=0.5m弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放…”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。
http://www.00-edu.com/html/202212/430293.html
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