如图所示为某同学设计的“风力测试仪”的原理图,电路的保护电阻R0为10Ω,AB为长20cm、阻值为50Ω的均匀电阻丝,OP为质量、电阻均不计的金属细杆,下端连接一个重

发布时间:2020-07-29 19:38:37

如图所示为某同学设计的“风力测试仪”的原理图,电路的保护电阻R0为10Ω,AB为长20cm、阻值为50Ω的均匀电阻丝,OP为质量、电阻均不计的金属细杆,下端连接一个重为2N的球P,闭合开关S,无风时,OP下垂并与电阻丝B端接触,此时电流表的示数为0.1A;有风时,球P受风力的作用,使金属细杆OP绕悬挂点O偏转.已知悬挂点O与电阻丝B端的距离为10cm.金属细杆OP始终与电阻丝AB接触良好且无摩擦,电源电压恒定.求:
(1)电源电压;
(2)若金属细杆OP绕悬挂点O偏转到距离电阻丝的A端4cm处,此时电流表的示数是多少安;
(3)在风力作用下,当金属细杆OP在图示位置静止时,作出球P所受风力F风的力臂,并求出F风的大小.

网友回答

解:(1)无风时,R0与RAB串联,电流表测电路中的电流,
电源的电压:
U=I0(R0+RAB)=0.1A×(10Ω+50Ω)=6V;
(2)∵AB为长20cm、阻值为50Ω的均匀电阻丝
∴金属细杆OP绕悬挂点O偏转到距离电阻丝的A端4cm处,
接入电路的电阻R=×4cm=10Ω,
电流表的示数I===0.3A;
(3)球P所受风力F风的力臂,如下图所示:

∵△ABO∽△PEO;
∴=
∴===
∵金属细杆OP平衡,以O为支点;
则根据杠杆平衡条件可得:
F风=G=G=×2N=4N.
答:(1)电源电压为6V;
(2)金属细杆OP绕悬挂点O偏转到距离电阻丝的A端4cm处,此时电流表的示数是0.3安;
(3)球P所受风力F风的力臂如上图所示,F风的大小为4N.
解析分析:(1)无风时,R0与RAB串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压;(2)先根据题意求出金属细杆OP绕悬挂点O偏转到距离电阻丝的A端4cm处接入电路的电阻,再根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,即为电流表的示数;

点评:本题是一道综合性题目,考查了欧姆定律、电功率的计算公式以及杠杆原理,分析两种状态(OP竖直下垂、偏转到距离电阻丝的A端4cm处)利用欧姆定律是关键;难点是利用相似三角形得出它们的力臂的比值.
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