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小明 小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置 其原理如图甲所示.绝缘轻弹

时间:2021-10-25 14:43:04

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小明 小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置 其原理如图甲所示.绝缘轻弹

问题补充:

小明、小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置,其原理如图甲所示.绝缘轻弹簧的左端固定在O点,右端与中心有孔、表面竖直的金属迎风板相连,一起套在左端固定在O点的粗细均匀、电阻随长度均匀变化的水平金属杆上,迎风板与金属杆接触良好.电路中左端导线与金属杆的左端相连,右端导线连接在迎风板上并可随迎风板一起移动,R是定值电阻,a、b、c、d为四个接线柱.

(1)在他们的设计中,若要求在风力增大时,接入电路的电表的示数也随之而增大,则应该(______)

A.只在a、b之间接电流表

B.只在c、d之间接电压表

C.在a、b之间接电流表,在c、d之间连接导线

D.在c、d之间接电压表,在a、b之间连接导线

(2)为了较准确的测出水平方向风力的大小,三位同学先对选定的轻弹簧和金属杆进行了两项测量.

①小明利用测量的数据作出了原长为40cm的轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图象(如图乙所示).由图可知:该弹簧每缩短10cm,弹簧受到的压力将增加______N.

②小亮和小敏设计了如图丙所示的电路,用来测量长度为50cm的金属杆的电阻.他们备选的部分器材有:

A.电源(能够提供3V的稳定电压)

B.电流表A(量程0~0.6A)

C.电压表V(量程0~3V)

D.滑动变阻器R1(阻值变化范围为0~5Ω)

E.滑动变阻器R2(阻值变化范围为0~10Ω)

选好器材后,小亮和小敏在实验中正确操作,他们记录的测量数据如下表:

根据他们的测量数据可以知道:他们实验中选用的滑动变阻器是______(填器材的序号字母),他们测出的金属杆的电阻为______Ω.

(3)三位同学最后根据(1)的要求,按图甲进行组装时,除用到上述选定的轻弹簧、金属杆和(2)中备选的电源、电表外,还选了阻值R=3Ω的定值电阻.如果无风时,迎风板离O点的距离以及轻弹簧的长度均等于弹簧的原长,则该装置能够测量的最大水平风力是______N.

答案:

解:(1)当风力增大时,连入电路的阻值变小,所以电流会变大,因此需要在a、b之间接电流表;

(2)①分析轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图象(如图乙所示),由图可知:该弹簧每缩短10cm,弹簧受到的压力将增加2N;

②由他们记录的测量数据可知,当电流为0.2A时,此时电压表的示数为1v,

所以滑动变阻器两端的电压值为3v-1v=2v,根据公式R==Ω=10Ω,所以他们选择的是滑动变阻器R2(阻值变化范围为0~10Ω);

金属杆的电阻R′==5Ω;

(3)因电源能够提供3V的稳定电压,定值电阻的阻值R=3Ω,电流表A的量程是0~0.6A,所以当电流最大时,此时风力最大,

金属杆两端的电压=3v-0.6A×3Ω=1.2v,

所以R=R==Ω=2Ω,

由题意可知,当金属杆为50cm时,阻值为5Ω,所以当阻值为2Ω时,此时弹簧的长度为20cm,

由乙图可知,此时风力为4N;

小明 小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置 其原理如图甲所示.绝缘轻弹簧的左端固定在O点 右端与中心有孔 表面竖直的金属迎风板相连 一起套在左端固定在O点的

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