Question

如圖所示為一種測定風力的儀器的原理圖.P為金屬球,懸掛在一根細長金屬絲下面,O是懸掛點,R₀是保護電阻,CD是水平放置的光滑電阻絲,與金屬絲始終保持良好接觸.無風時細金屬絲和電阻絲在C點接觸,此時電路中的電流為I₀,有風時金屬絲將偏轉一個角度,角θ與風力大小有關.已知風力的方向水平向左,OC=h,CD=L,球的質量為m,電阻絲單位長度的阻值為k,電源內阻和金屬絲電阻均不計,金屬絲偏轉θ角時,電流表的讀數為I′,此時風力大小為F.試求風力大小F與電流表讀數I′的關系式.

 

Answer 1

【答案】

【解析】對小球受力分析可得，平衡時根據幾何知識可得，所以即，

滑動變阻器故連入電阻的電阻為，

此時電路的總電阻為

因為當滑動變阻器全部連入電路時，電路的電流為I₀,所以根據歐姆定律可得電源的電壓為,

所以當夾角為時電流表的度數為,

所以化簡可得：

思路分析：先根據力的平衡知識和幾何知識得出，從而求出滑動變阻器連入電路的電阻，進而可得到此時的總電阻，，在利用題中的當滑動變阻器全部連入電路時，電路的電流為I₀,所以根據歐姆定律可得電源的電壓，然后根據歐姆定律求解，化簡即可

試題點評：本題考查了力電綜合，同時也考查了學生的綜合分析問題的能力，