题目内容

【题目】如图所示为某同学设计的“风力测试仪”的原理图,电路的保护电阻R0为10Ω,AB为长20cm、阻值为50Ω的均匀电阻丝,OP为质量、电阻均不计的金属细杆,下端连接一个重为2N的球P,闭合开关S,无风时,OP下垂并与电阻丝B端接触,此时电流表的示数为0.1A;有风时,球P受风力的作用,使金属细杆OP绕悬挂点O偏转.已知悬挂点O与电阻丝B端的距离为10cm.金属细杆OP始终与电阻丝AB接触良好且无摩擦,电源电压恒定.求:

(1)电源电压;

(2)若金属细杆OP绕悬挂点O偏转到距离电阻丝的A端4cm处,此时电流表的示数是多少安;

(3)在风力作用下,当金属细杆OP在图示位置静止时,作出球P所受风力F风的力臂,并求出F风的大小.

【答案】(1)电源电压为6V;(2)金属细杆OP绕悬挂点O偏转到距离电阻丝的A端4cm处,此时电流表的示数是0.3安;(3)球P所受风力F风的力臂如上图所示,F风的大小为4N.

【解析】(1)无风时,R0与RAB串联,电流表测电路中的电流,

电源的电压:

U=I0(R0+RAB)=0.1A×(10Ω+50Ω)=6V;

(2)∵AB为长20cm、阻值为50Ω的均匀电阻丝

∴金属细杆OP绕悬挂点O偏转到距离电阻丝的A端4cm处,

接入电路的电阻R=×4cm=10Ω,

电流表的示数I===0.3A;

(3)球P所受风力F风的力臂,如下图所示:

∵△ABO∽△PEO;

∴=

∴===

∵金属细杆OP平衡,以O为支点;

则根据杠杆平衡条件可得:

F风=G=G=×2N=4N

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