Question

為了探究航天器返回艙穿過(guò)大氣層時(shí)所受空氣阻力（風(fēng)力）的影響因素，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示測(cè)定風(fēng)力的裝置．一根用合金制成的均勻、光滑的金屬桿，其左端固定在絕緣體上．迎風(fēng)板與彈簧的N端相連，且穿在金屬桿上，彈簧是絕緣材料制成的，迎風(fēng)板工作時(shí)始終正對(duì)著風(fēng)吹來(lái)的方向，其所受的風(fēng)力大小與彈簧的長(zhǎng)度關(guān)系見(jiàn)下表．電路中左端導(dǎo)線與金屬桿最左端的M點(diǎn)相連，右端導(dǎo)線接在N點(diǎn)并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動(dòng)，且與金屬桿接觸良好，電源電壓為12V且保持不變，R的阻值為1.5Ω．當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，無(wú)風(fēng)時(shí)，彈簧不發(fā)生形變，電壓表的示數(shù)為3V．求：

迎風(fēng)板所受風(fēng)力（N）		130	260	390	520
彈簧長(zhǎng)度（cm）	50	40	30	20	10

（1）金屬桿接入電路的最大電阻．
（2）金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻．
（3）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，電壓表的表盤2V處應(yīng)標(biāo)明的對(duì)應(yīng)風(fēng)力是多少N？

Answer 1

【答案】分析：（1）從電路圖可以看出，R與R₁串聯(lián)，R兩端的電壓根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可求，再利用公式I=可求通過(guò)R的電流，最后利用公式R=可求電阻的大�。�
（2）已知總阻值和總長(zhǎng)度，可求單位長(zhǎng)度的電阻．
（3）當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，根據(jù)公式I=可求R上通過(guò)的電流，根據(jù)公式R=求出此時(shí)金屬桿的電阻，進(jìn)一步求出金屬桿接入電路的長(zhǎng)度，查表可知彈簧的長(zhǎng)度和對(duì)應(yīng)的風(fēng)力大�。�
解答：解：（1）由于R與R₁串聯(lián)，通過(guò)R的電流為：
I₁===6A，
R₁===0.5Ω．
答：金屬桿接入電路的最大電阻為0.5Ω．
（2）單位長(zhǎng)度的電阻為：==10^-2Ω/cm．
答：金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻為10^-2Ω．
（3）當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，R上通過(guò)的電流為：
I₂===A；
此時(shí)金屬桿的電阻R₂==0.3Ω，
金屬桿接入電路的長(zhǎng)度L₁==30cm；
查表可知：彈簧的長(zhǎng)度為30cm時(shí)，迎風(fēng)板所受的風(fēng)力對(duì)應(yīng)為260N；
答：電壓表的表盤2V處應(yīng)標(biāo)明的對(duì)應(yīng)風(fēng)力為260N．
點(diǎn)評(píng)：本題考查電流、電壓、電阻、長(zhǎng)度等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是分析電路的組成和根據(jù)所給信息總結(jié)規(guī)律，要記住串聯(lián)電路電壓的規(guī)律．