Question

【題目】某課外小組設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)速的裝置，其原理如圖所示，一個(gè)勁度系數(shù)，自然長(zhǎng)度彈簧一端固定在墻上的點(diǎn)，另一端與導(dǎo)電的迎風(fēng)板相連，彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上，彈簧是不導(dǎo)電的材料制成的。迎風(fēng)板面積．工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來的方向。電路的一端與迎風(fēng)板相連，另一端在點(diǎn)與金屬桿相連。迎風(fēng)板可在金屬桿上滑動(dòng)。定值電阻，電源的電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻。閉合開關(guān)，沒有風(fēng)吹時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)，電壓表的示數(shù)，某時(shí)刻由于風(fēng)吹迎風(fēng)板，電壓表的示數(shù)變?yōu)?/span>。（電壓表可看作理想表）求

（1）金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻；

（2）此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力；

（3）假設(shè)風(fēng)與迎風(fēng)板作用后的速度變?yōu)榱悖�空氣的密度�?/span>，求風(fēng)速多大。

Answer 1

【答案】（1）（2）117N（3）15m/s

【解析】（1）無風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻為，有，

得，所以金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻

（2）有風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻為，有，

得，

此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，壓縮量；

根據(jù)平衡條件，此時(shí)的風(fēng)力；

（3）設(shè)風(fēng)速為v，在Δt時(shí)間內(nèi)接觸到吹風(fēng)板的空氣質(zhì)量為；

據(jù)動(dòng)量定理可得，解得。