题目内容

(12分)如图所示,为一种测定风作用力的仪器原理图,P为金属球,悬挂在一细长金属丝上,O是悬挂点,R0是保护电阻,CD是水平放置的光滑电阻丝,与细金属丝始终保持良好的接触,无风时细金属丝与电阻丝在C点接触,此时电路中电流I0,有风时金属丝将偏转一角度,角θ与风力大小有关,已知风力方向水平向左,OC=h,CD=L,球质量为m,电阻丝单位长度电阻为k,电源内阻、安培表内阻、金属丝电阻和导线电阻均不计,金属丝偏转θ角时,电流表示数为I,此时风力大小为F,试写出:

   

(1)风力大小F与θ的关系式;

(2)风力大小F与电流表示数I的关系式。

解析:

(1)有风时,对金属球P分析,受重力mg,风力F,金属丝拉力F1,如图所示。由平衡条件得       

即    

(2)无风时,电源电压   

有风时,电阻丝电阻  

此时,    

由以上三式解得     

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