1、计算题 240毫米口径的车载多管火箭炮上安装有一种测定风速的装置,其原理如图10所示,一个劲度系数k=120 N/m,自然长度L0=1 m的弹簧一端固定在墙上的M点,另一端N与导电的迎风板相连,弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上,弹簧是由不导电的材料制成的.迎风板的面积S=0.5 m2,工作时总是正对着风吹来的方向.电路的一端与迎风板相连,另一端在M点与金属杆相连.迎风板可在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好.定值电阻R=1.0 Ω,电源电动势E=12 V,内阻r=0.5 Ω,闭合开关,没有风吹时,弹簧处于原长,电压表的示数U1=9.0 V,某时刻由于风吹迎风板,电压表的示数变为U2=6.0 V.求(电压表可看做理想电压表)
(1)金属杆单位长度的电阻;
(2)此时作用在迎风板上的风力.
参考答案:(1)4.5 Ω/m (2)80 N
本题解析:设无风时金属杆接入电路的电阻为R1,风吹时接入电路的电阻为R2,由题意得:
(1)无风时:U1=R1,解得R1=4.5 Ω,
所以金属杆单位长度的电阻r′==Ω/m=4.5 Ω/m,
(2)有风时:U2=R2,解得R2=1.5 Ω,
此时,弹簧长度L==m,
压缩量x=L0-L=m=m,
由平衡条件得此时作用在迎风板上的风力,
F=kx=120×N=80 N.
本题难度:一般
2、简答题 某实验小组用如图所示的装置测量弹簧的劲度系数k.当挂在弹簧下端的砝码处于静止状态时,测出弹簧受到的拉力F与对应的弹簧长度L(弹簧始终在弹性限度内),列表记录如下:
实验次数i
Fi(N)
Li(cm)
1
0.49
60.20
2
0.98
61.60
3
1.47
63.05
4
1.96
64.65
5
2.45
66.10
6
2.94
67.55