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=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,弹簧穿在光滑水平放置

◎ 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=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,弹簧是不导电的材料制成的。迎风板面积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,电源的电动势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。(电压表可看做理想表)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。

◎ 答案

解: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
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
得R2=1.5 Ω
此时,弹簧长度L=m
压缩量x=L0-L=(1-)m=m
由二力平衡得此时风力:F=kx=120×N=80 N

◎ 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=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,弹簧穿在光滑水平放置…”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。

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