240毫米口径的车载多管火箭炮上安装有一种测定风速的装置,其原理如图10所示,一个劲度系数k=120N/m,自然长度L0=1m的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,

◎ 题目

240毫米口径的车载多管火箭炮上安装有一种测定风速的装置,其原理如图10所示,一个劲度系数k=120 N/m,自然长度L0=1 m的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,弹簧是由不导电的材料制成的.迎风板的面积S=0.5 m2,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=1.0 Ω,电源电动势E=12 V,内阻r=0.5 Ω,闭合开关,没有风吹时,弹簧处于原长,电压表的示数U1=9.0 V,某时刻由于风吹迎风板,电压表的示数变为U2=6.0 V.求(电压表可看做理想电压表)

(1)金属杆单位长度的电阻;
(2)此时作用在迎风板上的风力.

◎ 答案

(1)4.5 Ω/m (2)80 N

◎ 解析

设无风时金属杆接入电路的电阻为R1,风吹时接入电路的电阻为R2,由题意得:
(1)无风时:U1R1,解得R1=4.5 Ω,
所以金属杆单位长度的电阻r′=Ω/m=4.5 Ω/m,
(2)有风时:U2R2,解得R2=1.5 Ω,
此时,弹簧长度L=m,
压缩量x=L0-L=m=m,
由平衡条件得此时作用在迎风板上的风力,
F=kx=120×N=80 N.

◎ 知识点

    专家分析,试题“240毫米口径的车载多管火箭炮上安装有一种测定风速的装置,其原理如图10所示,一个劲度系数k=120N/m,自然长度L0=1m的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,…”主要考查了你对  【弹力的产生、方向和种类】,【弹力的大小、胡克定律】  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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