如圖2-15所示為一種測(cè)定風(fēng)作用力的儀器原理圖，P為金屬球，懸掛在一細(xì)長(zhǎng)金屬絲上面，O是懸掛點(diǎn)，R0是保護(hù)電阻，CD是水平放置的光滑電阻絲，與細(xì)金屬絲始終保持良好的接觸.無(wú)風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲與電阻絲在C點(diǎn)接觸，此時(shí)電路中電流I0，有風(fēng)時(shí)金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度，角θ與風(fēng)力大小有關(guān)，已知風(fēng)力方向水平向左，OC=h，CD=L，球質(zhì)量為m，電阻絲單位長(zhǎng)度電阻為k，電源內(nèi)阻和金屬絲電阻均不計(jì)，金屬絲偏轉(zhuǎn)θ角時(shí)，電流表示數(shù)為I′，此時(shí)風(fēng)力大小為F.試寫出：

圖2-15

（1）風(fēng)力大小F與θ的關(guān)系式；

（2）風(fēng)力大小F與電流表示數(shù)I′的關(guān)系式.

解析：（1）有風(fēng)時(shí)，對(duì)金屬球P，受重力mg、風(fēng)力F、金屬絲拉力F1，如圖.由平衡條件得F=F1sinθ,mg=F1cosθ,即F=mgtanθ.

（2）無(wú)風(fēng)時(shí)，電源電壓U=I0(R0+kL);有風(fēng)時(shí)，電阻絲電阻R0′=k(L-htanθ)，此時(shí)，U=I′(R0+R0′)

由以上三式解得tanθ=

代入F=mgtanθ得F=(I′-I0)(R0+kL).

答案：（1）F=mgtanθ

（2）F=(I′-I0)(R0+kL)


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（1）圖1是某同學(xué)在做研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶．
①已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，A、B、C、D是紙帶上四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚�(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出．從圖1中讀出A、B兩點(diǎn)間距s=
0.70
0.70
；C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度是
0.100
0.100
 （計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
②如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率實(shí)際是f=51Hz，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比
偏小
偏小
（選填：偏大、偏小或不變）．
（2）某同學(xué)在做探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖2甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置．所用的鉤碼的質(zhì)量都是30g．他先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在彈簧的下端，每次都測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度，將數(shù)據(jù)填在了下面的表中．（彈力始終未超過彈性限度，取g=10m/s2）
砝碼質(zhì)量M（g） 0 30 60 90 120 150
彈簧總長(zhǎng)L（cm） 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79
①試根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在圖2乙所示的坐標(biāo)紙上作出砝碼質(zhì)量M與彈簧總長(zhǎng)度L之間的函數(shù)關(guān)系圖線．
②上一問所得圖線的物理意義是：
圖線的物理意義是表明彈簧的彈力大小和彈簧伸長(zhǎng)量大小成正比．
圖線的物理意義是表明彈簧的彈力大小和彈簧伸長(zhǎng)量大小成正比．

③該彈簧勁度系數(shù)k=
25.9
25.9
 N/m．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（2011?廈門模擬）（1）在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩；先后兩次拉伸橡皮條，一次是用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過兩細(xì)繩互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過細(xì)繩拉橡皮條．
①實(shí)驗(yàn)操作中，下列說(shuō)法正確的是
AB
AB
．
A．彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)貼近木板且與木板平行；
B．拉橡皮條的細(xì)繩要長(zhǎng)些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些；
C．拉力F1和F2的夾角越大越好；
D．先將其中一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點(diǎn)．
②實(shí)驗(yàn)中，要求先后兩次力的作用效果相同，指的是
D
D
．
A．用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力F1和F2的大小之和等于一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大�。�
B．橡皮條沿同一方向伸長(zhǎng)；
C．橡皮條伸長(zhǎng)到同一長(zhǎng)度；
D．橡皮條沿同一方向伸長(zhǎng)到同一長(zhǎng)度．
（2）熱敏電阻包括正溫度系數(shù)電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)電阻器（NTC）．正溫度系數(shù)電阻器（PTC）在溫度升高時(shí)電阻值越大，負(fù)溫度系數(shù)電阻器（NTC）在溫度升高時(shí)電阻值越小，熱敏電阻的這種特性，常常應(yīng)用在控制電路中．某實(shí)驗(yàn)小組選用下列器材探究通過熱敏電阻Rx（常溫下阻值約為10.0Ω）的電流隨其兩端電壓變化的特點(diǎn)．
A．電流表A1（量程100mA，內(nèi)阻約1Ω）  
B．電流表A2（量程0.6A，內(nèi)阻約0.3Ω）
C．電壓表V1（量程3.0V，內(nèi)阻約3kΩ）   
D．電壓表V2（量程15.0V，內(nèi)阻約10kΩ）
E．滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為10Ω）      
F．滑動(dòng)變阻器R′（最大阻值為500Ω）
G．電源E（電動(dòng)勢(shì)15V，內(nèi)阻忽略）      
H．電鍵、導(dǎo)線若干
①實(shí)驗(yàn)中改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，使加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大，請(qǐng)?jiān)谒峁┑钠鞑闹羞x擇必需的器材，應(yīng)選擇的器材為電流表
B
B
；電壓表
D
D
；滑動(dòng)變阻器
E
E
．（只需填寫器材前面的字母即可）
②請(qǐng)?jiān)谒峁┑钠鞑闹羞x擇必需的器材，在如圖1所示的虛線框內(nèi)畫出該小組設(shè)計(jì)的電路圖．

③該小組測(cè)出熱敏電阻R1的U一I圖線如圖2曲線Ⅰ所示．請(qǐng)分析說(shuō)明該熱敏電阻是
PTC
PTC
熱敏電阻（填PTC或NTC）．
④該小組又通過查閱資料得出了熱敏電阻R2的U一I圖線如圖2曲線Ⅱ所示．然后又將熱敏電阻R1、R2分別與電池組連成如圖3所示電路．測(cè)得通過R1和R2的電流分別為0.30A和0.60A，則電池組的電動(dòng)勢(shì)為
10
10
V，內(nèi)阻為
6.7
6.7
Ω（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

某同學(xué)在進(jìn)行“研究彈簧振子的周期和小球質(zhì)量的關(guān)系”課題實(shí)驗(yàn)時(shí)，用如圖1甲所示裝置進(jìn)行了如下的試驗(yàn)：讓彈簧振子穿過一光滑的水平橫桿，在彈簧振子的小球上安裝一枝筆，下面放一條紙帶，當(dāng)小球振動(dòng)時(shí)，垂直于振動(dòng)方向以恒定的加速度拉動(dòng)紙帶，加速度的大小為a，這時(shí)筆在紙條上畫出如圖1乙所示的一條曲線，請(qǐng)根據(jù)圖乙中所測(cè)得的長(zhǎng)度S1、S2，寫出計(jì)算彈簧振子振動(dòng)周期的表達(dá)，T=
 
．
換用不同質(zhì)量的小球?qū)嶒?yàn)，分別得到彈簧振子小球的質(zhì)量與振動(dòng)周期丁對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，如下表：
次    數(shù) 1 2 3 4 5
小球質(zhì)量m/kg O．05 0.10 O．15 O．20 0.25
振動(dòng)周期T/s O．50 O．70 0.86 1.01 1.11
T2
s2
 0.25 0.49 O．74 1.02 1.23
根據(jù)上表數(shù)據(jù)，為直觀反應(yīng)T與m研間的關(guān)系，請(qǐng)?jiān)趫D2的方格坐標(biāo)紙中選擇適當(dāng)?shù)奈锢砹拷⒆鴺?biāo)系，并作出圖線．從圖線可以得到該實(shí)驗(yàn)中彈簧振子振動(dòng)的周期與小球質(zhì)量的關(guān)系式是
 
．
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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

如圖2-15所示，均勻金屬環(huán)的電阻為R，其圓心O，半徑為L(zhǎng).一金屬桿OA，質(zhì)量可忽略不計(jì)，電阻為r，可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，A端固定一質(zhì)量為m的金屬球a，球上有孔，套在圓環(huán)上可無(wú)摩擦滑動(dòng).Ob為一導(dǎo)線，整個(gè)裝置放在與環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，現(xiàn)把金屬桿OA從水平位置由靜止釋放運(yùn)動(dòng)到豎直位置，球a的速度為v，則OA到豎直位置時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為____________；此時(shí)OA所受安培力的功率為____________；桿OA由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置這段時(shí)間內(nèi)，電路中轉(zhuǎn)化的內(nèi)能為____________.

圖2-15

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