Question

我校物理课外兴趣小组同学为发展可再生绿色能源。小明等几位同学对风力的研究产生了浓厚的兴趣，共同设计了“风力测试仪”，其原理如图所示，已知电源电压12V恒定， OB长为10cm，AB长为20cm、阻值为60Ω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4N的圆球P。金属细杆OP始终与电阻丝AB接触良好且无摩擦。闭合开关S，无风时，OP下垂并与电阻丝的B端接触,此时电流表的示数为0.15A；有风时，圆球P受风力作用，使金属细杆OP绕悬挂点O偏转。，请你解答下列问题：

⑴定值电阻R₀为多少Ω？

⑵若金属细杆OP绕悬挂点O偏转到距离电阻丝的B端16cm处，此时电路消耗的总功率是多少？

⑶当金属细杆OP滑到A点时圆球P受的风力是多大？

 

Answer 1

【答案】

⑴R₀=20Ω  ⑵4.5W   ⑶8N

【解析】

试题分析：（1）B端接触,此时电流表的示数为0.15A，

（2）距离电阻丝的B端16cm处，距A端4cm，

此时

（3）如图：

∵；

∴

∴

则根据杠杆平衡条件和得：

．

考点：欧姆定律的应用；杠杆的平衡条件；串联电路的电压规律；电阻的串联．

点评：本题通过OP将电学知识和杠杆知识连在一起，分析两种状态（OP竖直下垂、风力作用下在A点时）利用欧姆定律是关键；难点是利用相似三角形得出它们的力臂的比值．