题目内容

【题目】如图所示为某种测定风力的电路装置,其中R0=10Ω为保护电阻,AB为一根水平放置的电阻丝,其电阻值随长度均匀变化.

已知AB=10cm,且单位长度电阻λ=2Ω/cm,
OA=5cm(电阻忽略不计).质量m=0.6kg的小球用一根轻质细金属丝OP悬于O点,它与电阻丝AB始终保持良好接触且无摩擦,无风时细金属丝OP自然下垂,在A点与电阻丝AB接触,电流表示数为0.2A;有风时细金属丝OP发生偏转与OA形成夹角.已知偏转角θ与小球所受风力F满足:F=mgtanθ.(电源电压保持不变 g=10N/kg).求:
(1)电源电压.
(2)当OP与AB交于C点时,此时风力等于9N,求对应的电流值.

【答案】
(1)解:∵λ=2Ω/cm ∴RAB=λ×AB=2Ω/cm×10cm=20Ω ,无风时,金属丝自然下垂在A点与电阻丝接触,U=IR=I(R0+RAB)=0.2A(10Ω+20Ω)=6V;
答:电源电压为6V;

(2)解:∵F=mgtanθ.∴tanθ==1.5,
∵tanθ=∴AC=OAtanθ=5cm×1.5=7.5cm,BC=10cm-7.5cm=2.5cm,
RBC=λ×BC=2Ω/cm×2.5cm=5Ω
I==0.4A.
答:当OP与AB交于C点时,此时风力等于9N,对应的电流值为0.4A。

【解析】(1)先求出AB的电阻,再根据欧姆定律的变形式U=IR求解;(2)先求出BC 的长度后求出BC的电阻,再根据欧姆定律求解。
【考点精析】掌握欧姆定律及其应用是解答本题的根本,需要知道欧姆定律的应用: ① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大.(R=U/I) ② 当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③ 当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR).

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