题目内容

14．阅读短文，回答问题：风速及其测量．
风是由空气流动引起的一种自然现象，风既有方向也有快慢，地面气象观测中测量的是水平运动的风，用风向和风速表示．
风向标是测定风向的设备，如图甲所示的风向标是一个形状不对称的物体，在风的作用下，对空气流动产生较大阻力的一端便会转动至顺风方向，从而显示风向．
分杯式风速计是测量风速的最常用的工具，它主要由三大部分组成：风杯组件、支撑及转动机构（如支座、轴、转盘等零件），信号采集与处理系统，风杯组件由三个圆锥形或半球形的空杯组成，如图乙所示，空心杯壳固定在互成120°的三叉星形支架上，杯的凹面顺着一个方向排列，在水平风力的驱动下风杯组件朝着杯凹面后退的方向旋转，主轴和转盘在风杯组件的带动下一起旋转，风速不变时，风杯稳定后也作匀速转动，即单位时间内风杯转过的圈数是一个稳定的值，实验表明，风速越大，风杯的转速也越大，风杯的转速与风的速度成正比．
转盘上固定有N个小磁铁，当小磁铁正对磁敏开关时，磁敏开关导通，不正对时，磁敏开关断开，风杯组件每旋转一周，电路a、b端就会输出若干个周期的脉冲信号，某信号如图丁所示，信号的频率随风速的增大而成比例地增加，该脉冲信号由计数器计数，经换算后就能得出实际风速值

（1）风向标是测定风向（风向/风速）的设备，若风从正北方吹来，图甲所示的风向标的箭头指向正北（正南/正北）
（2）对于同一风杯式风速计，若风速增大为原来的2倍，则风杯的转速变为原来的2倍；图丙中若以转盘上的某个磁铁为参照物，磁敏开关是运动（静止/运动）的
（3）测速电路中，开关S闭合，当磁铁靠近磁敏开关时，电路a、b端输出高电压（高电压/低电压）．由图丁可知电源电压为5V
（4）风速恒定时信号采集电路a、b端输出的电压信号如图丁所示，若风速增大为某一确定值，则电压信号图象中的时间间隔与原来相比A
A．时间间隔（t2-t1）减小，时间间隔（t3-t2）减小
B．时间间隔（t2-t1）增大，时间间隔（t3-t2）增大
C．时间间隔（t2-t1）减小，时间间隔（t3-t2）增大
D．时间间隔（t2-t1）增大，时间间隔（t3-t2）减小
（5）若题中N=10，t1=0.15s，t2=0.20s，t3=0.35s，由此可知风杯组件（或转盘）的转速为每分钟30转．

分析 （1）阅读短文可知风向标的作用；由图甲可知吹北风时风向标的箭头的指向；
（2）由风杯的转速与风的速度成正比分析风速增大为原来的2倍，则风杯的转速情况；
以转盘上的某个磁铁为参照物，分析磁敏开关相对磁铁的位置关系是否变化，确定磁敏开关的运动状态；
（3）根据小磁铁正对磁敏开关时，磁敏开关导通，不正对时，磁敏开关断开，分析磁铁靠近磁敏开关时，分析电路a、b端电压；由丙图电路，根据丁图可直接读出电源电压；
（4）信号的频率随风速的增大而成比例地增加，由此分析风速增大为某一确定值，则电压信号图象中的时间间隔情况；
（5）已知转盘上固定小磁铁个数N=10，根据一个磁铁通过磁敏开关所用时间，计算转盘转一周的时间，从而计算出转盘每分钟的转速．

解答 解：
（1）阅读短文可知，风向标是测定风向的设备，由甲图风从正北吹来，风向标右侧迎风面积大，受力大，所以风向标转动后，箭头指向正北；
（2）由短文可知，风杯的转速与风的速度成正比，所以对于同一风杯式风速计，若风速增大为原来的2倍，则风杯的转速变为原来的2倍；
由题以转盘上的某个磁铁为参照物，磁敏开关相对磁铁的位置是变化的，即磁敏开关是运动的；
（3）由题可知，小磁铁正对磁敏开关时，磁敏开关导通，不正对时，磁敏开关断开．所以当磁铁靠近磁敏开关时，电路导通，电路a、b端有电压输出，即为高电压；反之电路断路，电路a、b端无电压输出，为低电压；
由丙图电路中磁敏开关与R和电源组成一个简单电路，由丁图，当电路接通时a、b端输出电压等于电源电压5V；
（4）因为信号的频率随风速的增大而成比例地增加，由此分析风速增大为某一确定值，导通电路的时间间隔越小，故选A；
（5）由题和图象可知，每一个磁铁转过磁敏开关都有一次脉冲信号，完成一个磁铁通过的时间为t=t2=0.2s，
转盘上固定小磁铁个数N=10，
所以转盘转一周所用时间T=10t=10×0.2s=2s，
所以转盘每分钟的转速=$\frac{60s}{2s/转}$=30转．
故答案为：
（1）风向；正北；（2）2；运动；（3）高电压；（4）A；（5）30．

点评 本题是一道以风速及其测量的应用的阅读题，阅读量大，关键由问题从题干找到原理和结合图示分析说明，要细心．本题也体现了物理在生活和生产的广泛应用，生活中我们要多观察、多思考．

练习册系列答案
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D．电压表V1的示数不变，电压表V1与电流表A示数的比值不变

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