Question

【题目】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面，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，电源内阻和金属丝电阻均不计，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．

Answer 1

【答案】（1） （2）

【解析】

(1)有风时，对金属球P，受重力mg、风力F、金属丝拉力F1，如图所示：

由平衡条件得：

水平方向：

，

竖直方向：

解得：

(2)无风时，电源电压

有风时，电阻丝电阻

，

此时：

由以上解得：

联立以上可得：