Question

【题目】如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态，当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆起一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，它与金属丝接触良好，不计摩擦(C端在O点正下方处)．图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表．

(1)请你连接电路，使得当水速增大时，电压表示数增大．

(2)如果OC间距离为h，水流对小球作用力的大小为F，BC的长度为L，小球质量为m(不计水对小球的浮力)，当小球平衡时，电压表示数为U.请写出F与m、U、E、L、h的关系式．

Answer 1

【答案】(1) ；(2)

【解析】

电路中BD与DC串联，水流作用力增大时，θ增大，BD的电压减小，DC的电压增大，要使电压表读数增大，电压表必须测量DC部分的电压．根据三角形相似法求出水流对小球作用力F的大小．若小球平衡时，电压表读数为u，根据欧姆定律和电阻定律得到x与L、u、U的关系式，再由F与x的关系式联立得出m、u、U、h和L表示的F的表达式．

(1) 电路中BD与DC串联，水流作用力增大时，增大，BD的电压减小，DC的电压增大，要使电压表读数增大，电压表必须测量DC部分的电压，电路图如图所示

(2)设CD=x，P球平衡时，由平衡条件可得：①

根据闭合电路欧姆定律和部分电路的欧姆定律可得②

根据电阻定律可得：③，④；

由①②③④式可得；