Question

某实验小组设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示，质量m＝0.6kg的小球用一根轻质细金属丝OP悬于O点，AB为一根水平放置的电阻丝，其电阻随长度均匀变化，它与细金属丝始终保持良好接触且无摩擦，R₀＝10Ω为电路保护电阻，已知AB＝10cm，且单位长度电阻λ＝2Ω／cm，悬挂点O与电阻丝A端的距离为5cm。无风时细金属丝自然下垂，在A点与电阻丝接触，这时电流表示数为0.5A。有风时细金属丝将发生偏转，巳知偏转角θ与小球所受风力F满足：F＝mg*tanθ（g取10N／kg．电源电压保持不变，细金属丝的 电阻忽略不计）。求：
（1）电源电压；
（2）若风力F增大，电流表示数如何变化？请说明由；
（3）如果将电流表盘面刻度改成风力刻度，那么在1A刻度处应标上多少牛？

Answer 1

解：
（1）∵λ＝2Ω/cm ∴R_AB＝20Ω 无风时，金属丝自然下垂在A点与电阻丝接触，U＝IR_总＝I（R₀＋R_AB）＝0.5A（10Ω＋20Ω）＝15V；
（2）若风力F增大，电流表示数变大。电源电压不变时，电阻丝连入电路的电阻变小，故电流表示数变大。
（3）∵，
∴
又∵
∴


∴F＝mg·tanθ＝0.6kg×10N/kg×1.5＝9N。