Question

如图所示为某同学设计的“风力测试仪”的原理图，电路的保护电阻R 0 为10Ω，AB为长20cm、阻值为50Ω的均

如图所示为某同学设计的“风力测试仪”的原理图，电路的保护电阻R 0 为10Ω，AB为长20cm、阻值为50Ω的均匀电阻丝，OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重为2N的球P，闭合开关S，无风时，OP下垂并与电阻丝B端接触，此时电流表的示数为0.1A；有风时，球P受风力的作用，使金属细杆OP绕悬挂点O偏转．已知悬挂点O与电阻丝B端的距离为10cm．金属细杆OP始终与电阻丝AB接触良好且无摩擦，电源电压恒定．求：（1）电源电压；（2）若金属细杆OP绕悬挂点O偏转到距离电阻丝的A端4cm处，此时电流表的示数是多少安；（3）在风力作用下，当金属细杆OP在图示位置静止时，作出球P所受风力F风的力臂，并求出F风的大小．

Answer 1

解：（1）无风时，R 0 与R AB 串联，电流表测电路中的电流，电源的电压： U=I 0 （R 0 +R AB ）=0.1A×（10Ω+50Ω）=6V （2）∵AB为长20cm、阻值为50Ω的均匀电阻丝 ∴金属细杆OP绕悬挂点O偏转到距离电阻丝的A端4cm处，接入电路的电阻 R= ×4cm=10Ω 电流表的示数 I= = =0.3A （3）球P所受风力F风的力臂，如下图所示： ∵△ABO∽△PEO； ∴ = ∴ = = = ∵金属细杆OP平衡，以O为支点；则根据杠杆平衡条件可得： F 风 = G= G= ×2N=4N