某課外小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)速的裝置,其原理如圖所示,一個(gè)勁度系數(shù)k=1300N/m,自然長(zhǎng)度L=0.5m彈簧一端固定在墻上的M點(diǎn),另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連,彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上,彈簧是不導(dǎo)電的材料制成的.迎風(fēng)板面積S=0.5m2,工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來(lái)的方向.電路的一端與迎風(fēng)板相連,另一端在M點(diǎn)與金屬桿相連.迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動(dòng),且與金屬桿接觸良好.定值電阻R=1.0Ω,電源的電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻r=0.5Ω.閉合開(kāi)關(guān),沒(méi)有風(fēng)吹時(shí),彈簧處于原長(zhǎng),電壓表的示數(shù)U1=3.0V,某時(shí)刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板,電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=2.0V.(電壓表可看作理想表)求:
(1)金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻;
(2)此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力;
(3)假設(shè)風(fēng)(運(yùn)動(dòng)的空氣)與迎風(fēng)板作用后的速度變?yōu)榱�,空氣的密度�?.3kg/m3,求風(fēng)速多大.

【答案】分析:(1)定值電阻R與金屬桿串聯(lián),當(dāng)無(wú)風(fēng)時(shí),根據(jù)電壓表示數(shù),應(yīng)用閉合歐姆定律求出電流,再根據(jù)公式R=求出金屬桿接入電路的電阻.
(2)根據(jù)有風(fēng)時(shí)電壓表示數(shù)可用第1題的方法求出金屬桿接入電路的電阻,由電阻再求出此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度,根據(jù)胡克定律F=Kx,求出風(fēng)力.
(3)取極短時(shí)間內(nèi)吹到迎風(fēng)板上的空氣為研究對(duì)象,應(yīng)用動(dòng)量定理和牛頓第三定律求出風(fēng)速.
解答:解:(1)當(dāng)無(wú)風(fēng)時(shí),定值電阻R與金屬桿串聯(lián),由歐姆定律得,
        電路中電流I==6A
此時(shí)金屬桿接入電路中的電阻R==0.5Ω
       故金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻為=1Ω/m
    (2)當(dāng)有風(fēng)時(shí),由歐姆定律得,
        電路中電流I′==
 此時(shí)金屬桿接入電路中的電阻R==0.3Ω
       此時(shí)金屬桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.3m
  根據(jù)胡克定律得
      故作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力F=K(L-L)=1300(0.5-0.3)N=260N
    (3)以在極短時(shí)間△t內(nèi)吹到迎風(fēng)板上的空氣為研究對(duì)象,取風(fēng)的方向?yàn)檎较?br />     根據(jù)動(dòng)量定理得
-F′△t=0-mV
        又m=ρSV△t,F(xiàn)′=F
    則F△t=ρSV△t?V 
     得到V==20m/s
答:(1)金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻為1Ω/m;
(2)此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力為260N;
(3)假設(shè)風(fēng)(運(yùn)動(dòng)的空氣)與迎風(fēng)板作用后的速度變?yōu)榱悖諝獾拿芏葹?.3kg/m3,風(fēng)速為20m/s.
點(diǎn)評(píng):本題考查電壓、電流、電阻的計(jì)算,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(zhǎng)度.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

某課外小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)速的裝置,其原理如圖所示.一個(gè)勁度系數(shù)k=120N/m、自然長(zhǎng)度L0=1m的彈簧一端固定在墻上的M點(diǎn),另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連,彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上,彈簧是不導(dǎo)電的材料制成的.迎風(fēng)板面積S=0.5m2,工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來(lái)的方向,電路的一端與迎風(fēng)板相連,另一端在M點(diǎn)與金屬桿相連,迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動(dòng),且與金屬桿接觸良好.定值電阻R=1.0Ω,電源的電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻r=0.5Ω.閉合開(kāi)關(guān),沒(méi)有風(fēng)吹時(shí),彈簧處于原長(zhǎng),電壓表的示數(shù)U1=9.0V,某時(shí)刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板,電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=6.0V.(電壓表可看做理想表)求:
(1)金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻;
(2)此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2012?東城區(qū)一模)某課外小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)速的裝置,其原理如圖所示,一個(gè)勁度系數(shù)k=1300N/m,自然長(zhǎng)度L0=0.5m彈簧一端固定在墻上的M點(diǎn),另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連,彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上,彈簧是不導(dǎo)電的材料制成的.迎風(fēng)板面積S=0.5m2,工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來(lái)的方向.電路的一端與迎風(fēng)板相連,另一端在M點(diǎn)與金屬桿相連.迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動(dòng),且與金屬桿接觸良好.定值電阻R=1.0Ω,電源的電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻r=0.5Ω.閉合開(kāi)關(guān),沒(méi)有風(fēng)吹時(shí),彈簧處于原長(zhǎng),電壓表的示數(shù)U1=3.0V,某時(shí)刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板,電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=2.0V.(電壓表可看作理想表)求:
(1)金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻;
(2)此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力;
(3)假設(shè)風(fēng)(運(yùn)動(dòng)的空氣)與迎風(fēng)板作用后的速度變?yōu)榱�,空氣的密度�?.3kg/m3,求風(fēng)速多大.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2009?濟(jì)南模擬)某課外小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)速的裝置,其原理如圖所示,一個(gè)勁度系數(shù)k=1300N/m,自然長(zhǎng)度L0=0.5m彈簧一端固定在墻上的M點(diǎn),另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連,彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上,彈簧是不導(dǎo)電的材料制成的.迎風(fēng)板面積S=0.5m2,工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來(lái)的方向.電路的一端與迎風(fēng)板相連,另一端在M點(diǎn)與金屬桿相連.迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動(dòng),且與金屬桿接觸良好.定值電阻R=1.0Ω,電源的電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻r=0.5Ω.閉合開(kāi)關(guān),沒(méi)有風(fēng)吹時(shí),彈簧處于原長(zhǎng),電壓表的示數(shù)U1=3.0V,某時(shí)刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板,電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=2.0V.(電壓表可看作理想表)求
(1)金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻;
(2)此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力.

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某課外小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)速的裝置,其原理如圖所示.一個(gè)勁度系數(shù)k=120 N/m、自然長(zhǎng)度L0=1 m的彈簧一端固定在墻上的M點(diǎn),另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連,彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上,彈簧是不導(dǎo)電的材料制成的.迎風(fēng)板面積S=0.5 m2,工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來(lái)的方向,電路的一端與迎風(fēng)板相連,另一端在M點(diǎn)與金屬桿相連,迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動(dòng),且與金屬桿接觸良好.定值電阻R=1.0 Ω,電源的電動(dòng)勢(shì)E=12 V,內(nèi)阻r=0.5Ω.閉合開(kāi)關(guān),沒(méi)有風(fēng)吹時(shí),彈簧處于原長(zhǎng),電壓表的示數(shù)U1=9.0 V,某時(shí)刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板,電壓表的示數(shù)變?yōu)?i>U2=6.0V.(電壓表可看做理想電表)求:

1.金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻;

2.此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力.            

 

 

 

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某課外小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)速的裝置,其原理如圖所示.一個(gè)勁度系數(shù)k=120 N/m、自然長(zhǎng)度L0=1 m的彈簧一端固定在墻上的M點(diǎn),另一端N與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連,彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上,彈簧是不導(dǎo)電的材料制成的.迎風(fēng)板面積S=0.5 m2,工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來(lái)的方向,電路的一端與迎風(fēng)板相連,另一端在M點(diǎn)與金屬桿相連,迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動(dòng),且與金屬桿接觸良好.定值電阻R=1.0 Ω,電源的電動(dòng)勢(shì)E=12 V,內(nèi)阻r=0.5Ω.閉合開(kāi)關(guān),沒(méi)有風(fēng)吹時(shí),彈簧處于原長(zhǎng),電壓表的示數(shù)U1=9.0 V,某時(shí)刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板,電壓表的示數(shù)變?yōu)?i>U2=6.0V.(電壓表可看做理想電表)求:

1.金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻;

2.此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力.            

 

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