题目内容

如图2-15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：

图2-15

（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.

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.由平衡条件得F=F1sinθ,mg=F1cosθ,即F=mgtanθ.

（2）无风时，电源电压U=I0(R0+kL);有风时，电阻丝电阻R0′=k(L-htanθ)，此时，U=I′(R0+R0′)

由以上三式解得tanθ=

代入F=mgtanθ得F=(I′-I0)(R0+kL).

答案：（1）F=mgtanθ

（2）F=(I′-I0)(R0+kL)


练习册系列答案
相关题目
（1）图1是某同学在做研究匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．
①已知打点计时器电源频率为50Hz，A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图1中读出A、B两点间距s=
0.70
0.70
；C点对应的速度是
0.100
0.100
 （计算结果保留三位有效数字）．
②如果当时电网中交变电流的频率实际是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比
偏小
偏小
（选填：偏大、偏小或不变）．
（2）某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验时，设计了如图2甲所示的实验装置．所用的钩码的质量都是30g．他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中．（弹力始终未超过弹性限度，取g=10m/s2）
砝码质量M（g） 0 30 60 90 120 150
弹簧总长L（cm） 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79
①试根据这些实验数据，在图2乙所示的坐标纸上作出砝码质量M与弹簧总长度L之间的函数关系图线．
②上一问所得图线的物理意义是：
图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比．
图线的物理意义是表明弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比．

③该弹簧劲度系数k=
25.9
25.9
 N/m．（结果保留两位有效数字）
（2011?厦门模拟）（1）在做“验证力的平行四边形定则”的实验时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳；先后两次拉伸橡皮条，一次是用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条．
①实验操作中，下列说法正确的是
AB
AB
．
A．弹簧测力计、细绳、橡皮条都应贴近木板且与木板平行；
B．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些；
C．拉力F1和F2的夹角越大越好；
D．先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一个弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点．
②实验中，要求先后两次力的作用效果相同，指的是
D
D
．
A．用两个弹簧测力计拉力F1和F2的大小之和等于一个弹簧测力计拉力的大小；
B．橡皮条沿同一方向伸长；
C．橡皮条伸长到同一长度；
D．橡皮条沿同一方向伸长到同一长度．
（2）热敏电阻包括正温度系数电阻器（PTC）和负温度系数电阻器（NTC）．正温度系数电阻器（PTC）在温度升高时电阻值越大，负温度系数电阻器（NTC）在温度升高时电阻值越小，热敏电阻的这种特性，常常应用在控制电路中．某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻Rx（常温下阻值约为10.0Ω）的电流随其两端电压变化的特点．
A．电流表A1（量程100mA，内阻约1Ω）  
B．电流表A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）
C．电压表V1（量程3.0V，内阻约3kΩ）   
D．电压表V2（量程15.0V，内阻约10kΩ）
E．滑动变阻器R（最大阻值为10Ω）      
F．滑动变阻器R′（最大阻值为500Ω）
G．电源E（电动势15V，内阻忽略）      
H．电键、导线若干
①实验中改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，请在所提供的器材中选择必需的器材，应选择的器材为电流表
B
B
；电压表
D
D
；滑动变阻器
E
E
．（只需填写器材前面的字母即可）
②请在所提供的器材中选择必需的器材，在如图1所示的虚线框内画出该小组设计的电路图．

③该小组测出热敏电阻R1的U一I图线如图2曲线Ⅰ所示．请分析说明该热敏电阻是
PTC
PTC
热敏电阻（填PTC或NTC）．
④该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的U一I图线如图2曲线Ⅱ所示．然后又将热敏电阻R1、R2分别与电池组连成如图3所示电路．测得通过R1和R2的电流分别为0.30A和0.60A，则电池组的电动势为
10
10
V，内阻为
6.7
6.7
Ω（结果保留两位有效数字）．
某同学在进行“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”课题实验时，用如图1甲所示装置进行了如下的试验：让弹簧振子穿过一光滑的水平横杆，在弹簧振子的小球上安装一枝笔，下面放一条纸带，当小球振动时，垂直于振动方向以恒定的加速度拉动纸带，加速度的大小为a，这时笔在纸条上画出如图1乙所示的一条曲线，请根据图乙中所测得的长度S1、S2，写出计算弹簧振子振动周期的表达，T=
 
．
换用不同质量的小球实验，分别得到弹簧振子小球的质量与振动周期丁对应的数据，如下表：
次    数 1 2 3 4 5
小球质量m/kg O．05 0.10 O．15 O．20 0.25
振动周期T/s O．50 O．70 0.86 1.01 1.11
T2
s2
 0.25 0.49 O．74 1.02 1.23
根据上表数据，为直观反应T与m研间的关系，请在图2的方格坐标纸中选择适当的物理量建立坐标系，并作出图线．从图线可以得到该实验中弹簧振子振动的周期与小球质量的关系式是
 
．
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如图2-15所示，均匀金属环的电阻为R，其圆心O，半径为L.一金属杆OA，质量可忽略不计，电阻为r，可绕O点转动，A端固定一质量为m的金属球a，球上有孔，套在圆环上可无摩擦滑动.Ob为一导线，整个装置放在与环平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B，现把金属杆OA从水平位置由静止释放运动到竖直位置，球a的速度为v，则OA到竖直位置时产生的电动势为____________；此时OA所受安培力的功率为____________；杆OA由水平位置转到竖直位置这段时间内，电路中转化的内能为____________.

图2-15

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