Question

【题目】某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数，自然长度弹簧一端固定在墙上的点，另一端与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电的材料制成的。迎风板面积．工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连，另一端在点与金属杆相连。迎风板可在金属杆上滑动。定值电阻，电源的电动势，内阻。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为。（电压表可看作理想表）求

（1）金属杆单位长度的电阻；

（2）此时作用在迎风板上的风力；

（3）假设风与迎风板作用后的速度变为零，空气的密度为，求风速多大。

Answer 1

【答案】（1）（2）117N（3）15m/s

【解析】（1）无风时金属杆接入电路的电阻为，有，

得，所以金属杆单位长度的电阻

（2）有风时金属杆接入电路的电阻为，有，

得，

此时弹簧的长度，压缩量；

根据平衡条件，此时的风力；

（3）设风速为v，在Δt时间内接触到吹风板的空气质量为；

据动量定理可得，解得。