如圖2-15所示為一種測定風(fēng)作用力的儀器原理圖,P為金屬球,懸掛在一細(xì)長金屬絲上面,O是懸掛點,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.無風(fēng)時細(xì)金屬絲與電阻絲在C點接觸,此時電路中電流I0,有風(fēng)時金屬絲將偏轉(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,電阻絲單位長度電阻為k,電源內(nèi)阻和金屬絲電阻均不計,金屬絲偏轉(zhuǎn)θ角時,電流表示數(shù)為I′,此時風(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,對金屬球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)無風(fēng)時,電源電壓U=I0(R0+kL);有風(fēng)時,電阻絲電阻R0′=k(L-htanθ),此時,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)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(1)圖1是某同學(xué)在做研究勻變速直線運動實驗中獲得的一條紙帶.
①已知打點計時器電源頻率為50Hz,A、B、C、D是紙帶上四個計數(shù)點,每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出.從圖1中讀出A、B兩點間距s=
0.70
0.70
;C點對應(yīng)的速度是
0.100
0.100
 (計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字).
②如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率實際是f=51Hz,而做實驗的同學(xué)并不知道,那么加速度的測量值與實際值相比
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的關(guān)系的實驗時,設(shè)計了如圖2甲所示的實驗裝置.所用的鉤碼的質(zhì)量都是30g.他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度,再將5個鉤碼逐個掛在彈簧的下端,每次都測出相應(yīng)的彈簧總長度,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L(cm) 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79
①試根據(jù)這些實驗數(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 來源: 題型:閱讀理解

(2011?廈門模擬)(1)在做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時,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,一次是用兩個彈簧測力計通過兩細(xì)繩互成角度地拉橡皮條,另一次是用一個彈簧測力計通過細(xì)繩拉橡皮條.
①實驗操作中,下列說法正確的是
AB
AB

A.彈簧測力計、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)繩要長些,標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點要遠(yuǎn)些;
C.拉力F1和F2的夾角越大越好;
D.先將其中一個彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程,然后只需調(diào)節(jié)另一個彈簧測力計拉力的大小和方向,把橡皮條另一端拉到O點.
②實驗中,要求先后兩次力的作用效果相同,指的是
D
D

A.用兩個彈簧測力計拉力F1和F2的大小之和等于一個彈簧測力計拉力的大。
B.橡皮條沿同一方向伸長;
C.橡皮條伸長到同一長度;
D.橡皮條沿同一方向伸長到同一長度.
(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)在溫度升高時電阻值越大,負(fù)溫度系數(shù)電阻器(NTC)在溫度升高時電阻值越小,熱敏電阻的這種特性,常常應(yīng)用在控制電路中.某實驗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.
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.滑動變阻器R(最大阻值為10Ω)      
F.滑動變阻器R′(最大阻值為500Ω)
G.電源E(電動勢15V,內(nèi)阻忽略)      
H.電鍵、導(dǎo)線若干
①實驗中改變滑動變阻器滑片的位置,使加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大,請在所提供的器材中選擇必需的器材,應(yīng)選擇的器材為電流表
B
B
;電壓表
D
D
;滑動變阻器
E
E
.(只需填寫器材前面的字母即可)
②請在所提供的器材中選擇必需的器材,在如圖1所示的虛線框內(nèi)畫出該小組設(shè)計的電路圖.

③該小組測出熱敏電阻R1的U一I圖線如圖2曲線Ⅰ所示.請分析說明該熱敏電阻是
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.測得通過R1和R2的電流分別為0.30A和0.60A,則電池組的電動勢為
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”課題實驗時,用如圖1甲所示裝置進(jìn)行了如下的試驗: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)小球振動時,垂直于振動方向以恒定的加速度拉動紙帶,加速度的大小為a,這時筆在紙條上畫出如圖1乙所示的一條曲線,請根據(jù)圖乙中所測得的長度S1、S2,寫出計算彈簧振子振動周期的表達(dá),T=
 

換用不同質(zhì)量的小球?qū)嶒灒謩e得到彈簧振子小球的質(zhì)量與振動周期丁對應(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,請在圖2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驗中彈簧振子振動的周期與小球質(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.一金屬桿OA,質(zhì)量可忽略不計,電阻為r,可繞O點轉(zhuǎn)動,A端固定一質(zhì)量為m的金屬球a,球上有孔,套在圓環(huán)上可無摩擦滑動.Ob為一導(dǎo)線,整個裝置放在與環(huán)平面垂直的勻強(qiáng)磁場中,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動到豎直位置,球a的速度為v,則OA到豎直位置時產(chǎn)生的電動勢為____________;此時OA所受安培力的功率為____________;桿OA由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置這段時間內(nèi),電路中轉(zhuǎn)化的內(nèi)能為____________.

圖2-15

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