Question

【题目】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．

Answer 1

【答案】（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】（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