Question

為了探究航天器返回艙穿過(guò)大氣層時(shí)所受空氣阻力（風(fēng)力）的影響因素，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖23所示測(cè)定風(fēng)力的裝置。一根用合金制成的均勻、光滑的金屬桿，其左端固定在絕緣體上。迎風(fēng)板與彈簧的N端相連，且穿在金屬桿上，彈簧是絕緣材料制成的，迎風(fēng)板工作時(shí)始終正對(duì)著風(fēng)吹來(lái)的方向，其所受的風(fēng)力大小與彈簧的長(zhǎng)度關(guān)系見(jiàn)下表。電路中左端導(dǎo)線與金屬桿最左端的M點(diǎn)相連，右端導(dǎo)線接在N點(diǎn)并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動(dòng)，且與金屬桿接觸良好，電源電壓為12V且保持不變，R的阻值為1.5Ω。當(dāng)閉合開關(guān)S，無(wú)風(fēng)時(shí)，彈簧不發(fā)生形變，電壓表的示數(shù)為3V。

求：⑴金屬桿接入電路的最大電阻。⑵通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，電壓表的表盤2V處應(yīng)標(biāo)明的對(duì)應(yīng)風(fēng)力是多少牛頓？ （6分）

迎風(fēng)板所受風(fēng)力（N）	0	130	260	390	520
彈簧長(zhǎng)度（cm）	50	40	30	20	10

Answer 1

 (1)由于R與R₁串聯(lián)，通過(guò)R的電流為：

I₁＝＝＝6A┅┅┅（1分）

  R₁＝＝＝0.5Ω┅┅┅（1分）                                         

(2)當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，R上通過(guò)的電流為：

I₂＝＝＝A┅┅┅（1分）

此時(shí)金屬桿的電阻R₂＝＝0.3Ω┅┅┅（1分）

      金屬桿接入電路的長(zhǎng)度L₁＝＝30cm┅┅┅（1分）

      查表可知：彈簧的長(zhǎng)度為30 cm時(shí)，迎風(fēng)板所受的風(fēng)力對(duì)應(yīng)為260N，電壓表的表盤2V處應(yīng)標(biāo)明的對(duì)應(yīng)風(fēng)力為260N┅┅┅（1分）

說(shuō)明：其他正確解法，可參照本標(biāo)準(zhǔn)給分。