Question

某實驗小組設(shè)計了一種測定風力的裝置，其原理如圖所示，質(zhì)量m＝0.6kg的小球用一根輕質(zhì)細金屬絲OP懸于O點，AB為一根水平放置的電阻絲，其電阻隨長度均勻變化，它與細金屬絲始終保持良好接觸且無摩擦，R₀＝10Ω為電路保護電阻，已知AB＝10cm，且單位長度電阻λ＝2Ω／cm，懸掛點O與電阻絲A端的距離為5cm。無風時細金屬絲自然下垂，在A點與電阻絲接觸，這時電流表示數(shù)為0.5A。有風時細金屬絲將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，巳知偏轉(zhuǎn)角θ與小球所受風力F滿足：F＝mg*tanθ（g取10N／kg．電源電壓保持不變，細金屬絲的 電阻忽略不計）。求：
（1）電源電壓；
（2）若風力F增大，電流表示數(shù)如何變化？請說明由；
（3）如果將電流表盤面刻度改成風力刻度，那么在1A刻度處應標上多少牛？

Answer 1

解：
（1）∵λ＝2Ω/cm ∴R_AB＝20Ω 無風時，金屬絲自然下垂在A點與電阻絲接觸，U＝IR_總＝I（R₀＋R_AB）＝0.5A（10Ω＋20Ω）＝15V；
（2）若風力F增大，電流表示數(shù)變大。電源電壓不變時，電阻絲連入電路的電阻變小，故電流表示數(shù)變大。
（3）∵，
∴
又∵
∴


∴F＝mg·tanθ＝0.6kg×10N/kg×1.5＝9N。