Question

如圖所示為某同學(xué)設(shè)計的“風(fēng)力測試儀”的原理圖，電路的保護(hù)電阻R₀為10Ω，AB為長20cm、阻值為50Ω的均勻電阻絲，OP為質(zhì)量、電阻均不計的金屬細(xì)桿，下端連接一個重為2N的球P，閉合開關(guān)S，無風(fēng)時，OP下垂并與電阻絲B端接觸，此時電流表的示數(shù)為0.1A；有風(fēng)時，球P受風(fēng)力的作用，使金屬細(xì)桿OP繞懸掛點O偏轉(zhuǎn)．已知懸掛點O與電阻絲B端的距離為10cm．金屬細(xì)桿OP始終與電阻絲AB接觸良好且無摩擦，電源電壓恒定．求：
（1）電源電壓；
（2）若金屬細(xì)桿OP繞懸掛點O偏轉(zhuǎn)到距離電阻絲的A端4cm處，此時電流表的示數(shù)是多少安；
（3）在風(fēng)力作用下，當(dāng)金屬細(xì)桿OP在圖示位置靜止時，作出球P所受風(fēng)力F風(fēng)的力臂，并求出F風(fēng)的大小．

Answer 1

解：（1）無風(fēng)時，R₀與R_AB串聯(lián)，電流表測電路中的電流，電源的電壓：
U=I₀（R₀+R_AB）=0.1A×（10Ω+50Ω）=6V
（2）∵AB為長20cm、阻值為50Ω的均勻電阻絲
∴金屬細(xì)桿OP繞懸掛點O偏轉(zhuǎn)到距離電阻絲的A端4cm處，接入電路的電阻
R=×4cm=10Ω
電流表的示數(shù)
I===0.3A
（3）球P所受風(fēng)力F風(fēng)的力臂，如下圖所示：
∵△ABO∽△PEO；
∴=
∴===
∵金屬細(xì)桿OP平衡，以O(shè)為支點；則根據(jù)杠桿平衡條件可得：
F_風(fēng)=G=G=×2N=4N