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某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置,其原理如图甲所示.迎风板与一轻质弹簧一...

某研究性学习小组设计了一种测定风力的装置,其原理如图甲所示.迎风板与一轻质弹簧一端相连,穿在光滑的金属杆上,弹簧由绝缘材料制成,均匀金属杆的阻值随长度均匀变化,工作时迎风板总是正对风吹来的方向,电路中左端导线与金属杆M端相连,右端导线接在迎风板上N点并可随迎风板在金属杆上滑动,两端导线与金属杆均接触良好.已知电源电压恒为4.5V,定值电阻R=1Ω,金属杆接入电路中的电阻Rx与迎风板所承受风力F的关系如图乙所示.

1)若迎风板的面积为100cm2,当Rx=2.5Ω时,求迎风板所受的压强.

2)无风时,求定值电阻R消耗的电功率;

3)如果电压表的量程为03V,求该装置所能测量的最大风力.若只将电压表的表盘上数值修改,可改装为能够直接读出风力大的小风力表,试说明改装后的风力表刻度是否均匀.

 

(1)当Rx=2.5Ω时,迎风板所受的压强为2.4×104Pa; (2)无风时,定值电阻R消耗的电功率为1W; (3)该装置所能测量的最大风力为720N;改装后的风力表刻度不均匀 【解析】试题分析:(1)由图乙可知,当Rx=2.5Ω时,迎风板所承受风力F=240N, 则迎风板所受的压强: p===2.4×104Pa; (2)由图乙可知,无风时金属杆接入电路中的电阻Rx′=3.5Ω, 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和, 所以,电路中的电流: I===1A, 定值电阻R消耗的电功率: PR=I2R=(1A)2×1Ω=1W; (3)由图乙可知,Rx与F的关系是一次函数,设为Rx=kF+b, 把Rx=3.5Ω、F=0和Rx=2.5Ω、F=240N代入可得: 3.5Ω=k×0+b,2.5Ω=k×240N+b, 解得:b=3.5Ω,k=﹣Ω/N, 则Rx=﹣Ω/N×F+3.5Ω, 电路中的电流: I===, 电压表的示数: UR=IR=×1Ω, 由表达式可知,UR与F不成正比,则改装后的风力表刻度不均匀; 因F越大时,UR越小, 所以,当电压表的示数为3V时,该装置所能测量的风力最大, 则有3V=×1Ω, 解得:F=720N.  
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如图所示,电源电压保持12V不变.电流表A1和电流表A的量程分别为00.6A03A.滑动变阻器上标有“50Ω 2A”字样.开关闭合后,将滑动变阻器的滑片移至图中所示位置时,电流表A1和电流表A的示数分别为0.5A0.8A,则:

1)此时R1工作1min所消耗的电能是多少?

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3)测量零件的质量,天平平衡时,右盘内砝码及游码的位置如图3所示,金属零件的质量是     g

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5)实验完成后,另一位同学发现用天测量的其中一只砝码是缺损的,经过思考,小华组所测的金属密度是     (选填偏大偏小).

 

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完成下列作图:

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示例:

物理现象:射击项目中,运动员瞄准时做到“三点一线”

物理知识:光的直线传播

物理现象:

物理知识:     

 

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