Question

小華同學(xué)為探究水流對(duì)不同形狀物體的沖擊力，設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，如圖甲所示．電源電壓保持3V不變，電流表量程為0～1A，電阻不計(jì)，粗細(xì)均勻的電阻絲MN全長(zhǎng)12cm，總電阻為9Ω，它的阻值與其接入電路的長(zhǎng)度成正比．水平光滑桿AB上套有彈簧，彈簧彈力與其伸長(zhǎng)量x的關(guān)系如圖乙所示，彈簧左端固定，右端連接有滑塊，滑塊與滑片P、物體Q通過(guò)硬桿相連．滑片與電阻絲始終保持良好接觸．水流沖擊力為零時(shí)，滑片P剛好與電阻絲左端相接觸，此時(shí)電流表滿偏．測(cè)量時(shí)，滑塊穩(wěn)定后，小華通過(guò)電流表示數(shù)可計(jì)算出物體受到的水流沖擊力大小．

（1）電阻R_o的阻值為多少？

（2）當(dāng)電流表讀數(shù)為0.5A時(shí)，物體所受的沖擊力大小為多少？

Answer 1

分析：    （1）根據(jù)電流表滿偏時(shí)，電流表的示數(shù)和電源電壓，利用歐姆定律公式變形可求得電阻R_o的阻值；

（2）根據(jù)電流表讀數(shù)為0.5A時(shí)，可求得電阻絲電阻，根據(jù)電阻絲MN全長(zhǎng)12cm，總電阻為9Ω，它的阻值與其接入電路的長(zhǎng)度成正比，可求得接入電路的長(zhǎng)度，然后根據(jù)彈簧彈力與其伸長(zhǎng)量x的關(guān)系可求得物體所受的沖擊力大�。�

解答：    解：（1）電流表滿偏時(shí)，電流I=1A

由I=可得，R₀===3Ω；

（2）電流為I'=0.5A時(shí)，

電阻絲電阻R=﹣R₀=﹣3Ω=6Ω﹣3Ω=3Ω，

因?yàn)榇旨?xì)均勻的電阻絲MN全長(zhǎng)12cm，總電阻為9Ω，它的阻值與其接入電路的長(zhǎng)度成正比．

所以接入電路的長(zhǎng)度為4cm，

由圖乙知：F=Kx，

K=4N/cm，

x=4cm

則F=4N/cm×4cm=16N．

答：（1）電阻R_o的阻值為3Ω；

（2）當(dāng)電流表讀數(shù)為0.5A時(shí)，物體所受的沖擊力大小為16N．