Question

1．小明同学设计了如图所示测定风力的装置．一根用合金制的均匀、光滑的金属杆，其左端固定在绝缘体上．迎风板与弹簧的N端相连，且穿在金属杆上，弹簧是绝缘材料制成的，迎风板工作时始终正对着风吹来的方向．电路中左端导线与金属杆最左端的M点相连，右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好（相当于一个滑动变阻器）
（1）当风速变大时，弹簧缩短，此时风的动能转化为弹簧的弹性势能．
（2）当风速变大时，电压表的示数如何变化？变小．
（3）已知风速一定时，迎风板受到风的压力与迎风板的面积成正比，则在风速不变的情况下，增大迎风板的面积，迎风板所受的压强将不变．

Answer 1

分析 （1）动能的大小与物体的质量以及速度有关，质量越大、速度越大，动能越大；弹性势能的大小与物体弹性形变程度有关，弹性形变越大，弹性势能越大；
（2）由电路图可知，电阻R与金属杆电阻串联，电压表测金属杆电阻两端的电压，根据风速的变化可知金属杆接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知金属杆电阻两端的电压变化；
（3）明确迎风板在这个电路中所起的作用，结合题干中所给出的迎风板受到的风的压力与迎风板面积的关系，再进一步判断当其它变量变化时，压强大小的变化．

解答 解：（1）当风速变大时，弹簧缩短，弹簧的弹性形变变大，风的动能转化为弹簧的弹性势能；
（2）由电路图可知，电阻R与金属杆电阻串联，电压表测金属杆电阻两端的电压，
当风速变大时，金属杆电阻接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流变大，
由U=IR可知，R两端的电压变大，
因串联电路中总电阻等于各分电压之和，
所以，金属杆电阻两端的电压变小，即电压表的示数变小；
（3）风速一定时，迎风板受到风的压力与迎风板的面积成正比，
即迎风板的面积越大，其所受压力也越大，
由p=$\frac{F}{S}$可知，在风速不变的情况下，增大迎风板的面积，压力也随之增大，即二者同时成倍增大，
故压强的大小不变．
故答案为：（1）弹性势；（2）变小；（3）不变．

点评 本题考查了机械能之间的转化和电路的动态分析以及压强公式的应用，从题干中获取有用的信息是关键．