Question

我校物理課外興趣小組同學為發展可再生綠色能源。小明等幾位同學對風力的研究產生了濃厚的興趣，共同設計了“風力測試儀”，其原理如圖所示，已知電源電壓12V恒定， OB長為10cm，AB長為20cm、阻值為60Ω的均勻電阻絲。OP為質量、電阻均不計的金屬細桿，下端連接一個重為4N的圓球P。金屬細桿OP始終與電阻絲AB接觸良好且無摩擦。閉合開關S，無風時，OP下垂并與電阻絲的B端接觸,此時電流表的示數為0.15A；有風時，圓球P受風力作用，使金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉。，請你解答下列問題：

⑴定值電阻R₀為多少Ω？

⑵若金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉到距離電阻絲的B端16cm處，此時電路消耗的總功率是多少？

⑶當金屬細桿OP滑到A點時圓球P受的風力是多大？

 

Answer 1

【答案】

⑴R₀=20Ω  ⑵4.5W   ⑶8N

【解析】

試題分析：（1）B端接觸,此時電流表的示數為0.15A，

（2）距離電阻絲的B端16cm處，距A端4cm，

此時

（3）如圖：

∵；

∴

∴

則根據杠桿平衡條件和得：

．

考點：歐姆定律的應用；杠桿的平衡條件；串聯電路的電壓規律；電阻的串聯．

點評：本題通過OP將電學知識和杠桿知識連在一起，分析兩種狀態（OP豎直下垂、風力作用下在A點時）利用歐姆定律是關鍵；難點是利用相似三角形得出它們的力臂的比值．