题目内容

【题目】在科学研究中,可以用风力仪直接测量风力的大小,其原因如图所示.仪器中有一根轻质金属丝,悬挂着一个金属球m.无风时,金属丝竖直下垂;当受到沿水平方向吹来的风时,金属丝偏离竖直方向一个角度.风力越大,偏角越大,通过传感器,就可以根据偏角的大小指示出风力.那么,风力大小F跟小球质量m偏角θ之间有什么样的关系呢?

【答案】F=mgtanθ

【解析】

以小球为研究对象,有风时,它受到三个力作用:重力mg,竖直向下;风力F,水平向左;金属丝拉力FT,沿金属丝倾斜向上.如图所示,当风力一定时,小球能保持在一定的偏角θ的位置上处于静止,由平衡条件可知:mgFFT三个力的合力为零,即上述三力中任意两个力的合力都与第三个力大小相等方向相反.根据平行四边形定则将任意两力合成,由几何关系进行求解.

将金属丝拉力FT与小球重力mg合成,由平衡条件可知,其合力方向必定与风力F的方向相反,且大小相等.如图所示,由几何关系可知:F=F′=mgtanθ

由所得结果可见,当小球质量m一定时,风力F只跟偏角θ有关.因此,根据偏角θ的大小就可以指示出风力的大小.

练习册系列答案
相关题目

【题目】在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，采用的仪器有：

①电源E（电动势6V，内阻r=2Ω）；

②标号为“4.0V，1.6W”的小灯泡L；

③电流表（量程0.6A，内阻约2Ω）；

④电流表（量程为3A，内阻约0.5Ω）

⑤电压表V（量程6V，内阻约15kΩ）；

⑥滑动变阻器（最大阻值l0Ω）；

⑦滑动变阻器（最大阻值200Ω）；

⑧开关S，导线若干．

（1）实验中要求加在小灯泡上的电压从零到小灯泡的额定电压连续可调．则滑动变阻器须选用____（填“或”），电流表须选用____（填“或”）

（2）请在虚线方框中设计出实验所用的电路原理图．_____

（3）如上图所示为某同学根据正确的实验电路图所测的几组数据画出的I-U图象，如果把两个这样的灯泡和的定值电阻串联起来接在电源E（电动势6V，内阻r=2Ω）上，如上图，则每只灯泡消耗的实际功率为_______W．

【题目】如图，在坐标系xOy中，有边长为L的正方形金属线框abcd，对角线ac和y轴重合，顶点a位于坐标原点O处。在第I、IV象限内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行。t=0时刻，线框以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域。则在线框穿过磁场区域的过程中，ab间的电势差Uab、安培力的功率P随时间t变化的图线正确的是

A. B. C.

D.

【题目】为了探究轻质弹簧的弹性势能，某同学设计了如图实验装置：一轻质弹簧左端固定在气垫导轨上，右端自由。弹簧右侧有一个滑块，滑块上固定一挡光片。滑块右侧固定的光电计时器可以记录挡光片通过光电门的时间。实验过程如下：

(1)将气垫导轨放在实验桌上，调节气垫导轨使其水平，气垫导轨调至水平的依据是：通气状态下，滑块置于导轨任意位置，滑块________________；

(2)向左推滑块，使弹簧压缩一段距离x后由静止释放，记下挡光片通过光电门的时间t;

(3)多次改变弹簧的压缩量，记下相应的x和t，发现压缩量x越大，时间t_______(选填“越大”、“越小”或“不变”)

(4)为了进一步确定x和t的关系，以x为纵坐标，为横坐标，作图线，得到一条过原点的直线，由此可得轻质弹簧的弹性势能EP与弹簧的压缩量x的关系为____________。

【题目】如图所示，某种变速自行车有六个飞轮和三个链轮，链轮和飞轮的齿数如下表所示．前后轮直径为660 mm，人骑自行车行进速度为4 m/s时，脚踩踏板做匀速圆周运动的角速度最小值约为(　　)

A. 1.9 rad/s B. 3.8 rad/s C. 6.5 rad/s D. 7.1 rad/s

【题目】如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则

A. 由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流

B. 回路中有周期性变化的感应电流

C. 回路中感应电流大小不变，为

D. 回路中感应电流方向不变，为C→D→R→C

【题目】发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图2所示的情景。

在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内。金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以平行于MN的速度向右做匀速运动。图1轨道端点MP间接有电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。图2轨道端点MP间接有直流电源，导体棒ab通过滑轮匀速提升重物。

从微观角度看，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力在能量转化中起着重要作用。为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。

（1）请在图3（图1的导体棒ab）、图4（图2的导体棒ab）中，分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图。

（2）我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功。那么，导体棒ab中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请以图1“发电机”为例，通过计算分析说明。

【题目】一轻质弹簧，两端连接两滑块A和B，已知mA=0.99kg，mB=3kg，放在光滑水平桌面上，开始时弹簧处于原长。现滑块A被水平飞来的质量为mc=10g，速度为400m/s的子弹击中，且没有穿出，如图所示，试求：

（1）子弹击中A的瞬间A和B的速度

（2）以后运动过程中弹簧的最大弹性势能

（3）B可获得的最大动能

【题目】如图所示，劲度系数为k0的轻弹簧一端固定于悬点O，另一端悬挂一个质量为m的小球a，小球a静止时处于空中A点．在悬点O处固定一带电量为–q（q>0）小球b（未画出），弹簧与小球a、b彼此绝缘．某时刻，用某种方式让小球a带上电量+q，小球a由静止开始向上运动，当a、b球间的电场力为a球重力的两倍时，小球a的速度达到最大值v，此时小球a处于空中B点．两带电小球均看作点电荷，静电力常数为k，重力加速度为g，不计空气阻力．则

A. 弹簧的原长为

B. A、B两点间的距离为

C. A、B两点间的电势差

D. 小球a从A点到B点机械能的变化量为

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