Question

小华同学为探究水流对不同形状物体的冲击力，设计了一个实验装置，如图甲所示．电源电压保持3V不变，电流表量程为0～1A，电阻不计，粗细均匀的电阻丝MN全长12cm，总电阻为9Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比．水平光滑杆AB上套有弹簧，弹簧弹力与其伸长量x的关系如图乙所示，弹簧左端固定，右端连接有滑块，滑块与滑片P、物体Q通过硬杆相连．滑片与电阻丝始终保持良好接触．水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝左端相接触，此时电流表满偏．测量时，滑块稳定后，小华通过电流表示数可计算出物体受到的水流冲击力大小．

（1）电阻R_o的阻值为多少？

（2）当电流表读数为0.5A时，物体所受的冲击力大小为多少？

Answer 1

分析：    （1）根据电流表满偏时，电流表的示数和电源电压，利用欧姆定律公式变形可求得电阻R_o的阻值；

（2）根据电流表读数为0.5A时，可求得电阻丝电阻，根据电阻丝MN全长12cm，总电阻为9Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比，可求得接入电路的长度，然后根据弹簧弹力与其伸长量x的关系可求得物体所受的冲击力大小．

解答：    解：（1）电流表满偏时，电流I=1A

由I=可得，R₀===3Ω；

（2）电流为I'=0.5A时，

电阻丝电阻R=﹣R₀=﹣3Ω=6Ω﹣3Ω=3Ω，

因为粗细均匀的电阻丝MN全长12cm，总电阻为9Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比．

所以接入电路的长度为4cm，

由图乙知：F=Kx，

K=4N/cm，

x=4cm

则F=4N/cm×4cm=16N．

答：（1）电阻R_o的阻值为3Ω；

（2）当电流表读数为0.5A时，物体所受的冲击力大小为16N．