【題目】在科學研究中,可以用風力儀直接測量風力的大小,其原因如圖所示.儀器中有一根輕質(zhì)金屬絲,懸掛著一個金屬球m.無風時,金屬絲豎直下垂;當受到沿水平方向吹來的風時,金屬絲偏離豎直方向一個角度.風力越大,偏角越大,通過傳感器,就可以根據(jù)偏角的大小指示出風力.那么,風力大小F跟小球質(zhì)量m偏角θ之間有什么樣的關系呢?

【答案】F=mgtanθ

【解析】

以小球為研究對象,有風時,它受到三個力作用:重力mg,豎直向下;風力F,水平向左;金屬絲拉力FT,沿金屬絲傾斜向上.如圖所示,當風力一定時,小球能保持在一定的偏角θ的位置上處于靜止,由平衡條件可知:mgFFT三個力的合力為零,即上述三力中任意兩個力的合力都與第三個力大小相等方向相反.根據(jù)平行四邊形定則將任意兩力合成,由幾何關系進行求解.

將金屬絲拉力FT與小球重力mg合成,由平衡條件可知,其合力方向必定與風力F的方向相反,且大小相等.如圖所示,由幾何關系可知:F=F′=mgtanθ

由所得結(jié)果可見,當小球質(zhì)量m一定時,風力F只跟偏角θ有關.因此,根據(jù)偏角θ的大小就可以指示出風力的大小.

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，采用的儀器有：

①電源E（電動勢6V，內(nèi)阻r=2Ω）；

②標號為“4.0V，1.6W”的小燈泡L；

③電流表（量程0.6A，內(nèi)阻約2Ω）；

④電流表（量程為3A，內(nèi)阻約0.5Ω）

⑤電壓表V（量程6V，內(nèi)阻約15kΩ）；

⑥滑動變阻器（最大阻值l0Ω）；

⑦滑動變阻器（最大阻值200Ω）；

⑧開關S，導線若干．

（1）實驗中要求加在小燈泡上的電壓從零到小燈泡的額定電壓連續(xù)可調(diào)．則滑動變阻器須選用____（填“或”），電流表須選用____（填“或”）

（2）請在虛線方框中設計出實驗所用的電路原理圖．_____

（3）如上圖所示為某同學根據(jù)正確的實驗電路圖所測的幾組數(shù)據(jù)畫出的I-U圖象，如果把兩個這樣的燈泡和的定值電阻串聯(lián)起來接在電源E（電動勢6V，內(nèi)阻r=2Ω）上，如上圖，則每只燈泡消耗的實際功率為_______W．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，在坐標系xOy中，有邊長為L的正方形金屬線框abcd，對角線ac和y軸重合，頂點a位于坐標原點O處。在第I、IV象限內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，磁場的上邊界與線框的ab邊剛好完全重合，左邊界與y軸重合，右邊界與y軸平行。t=0時刻，線框以恒定的速度v沿垂直于磁場上邊界的方向穿過磁場區(qū)域。則在線框穿過磁場區(qū)域的過程中，ab間的電勢差Uab、安培力的功率P隨時間t變化的圖線正確的是

A. B. C.

D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】為了探究輕質(zhì)彈簧的彈性勢能，某同學設計了如圖實驗裝置：一輕質(zhì)彈簧左端固定在氣墊導軌上，右端自由。彈簧右側(cè)有一個滑塊，滑塊上固定一擋光片。滑塊右側(cè)固定的光電計時器可以記錄擋光片通過光電門的時間。實驗過程如下：

(1)將氣墊導軌放在實驗桌上，調(diào)節(jié)氣墊導軌使其水平，氣墊導軌調(diào)至水平的依據(jù)是：通氣狀態(tài)下，滑塊置于導軌任意位置，滑塊________________；

(2)向左推滑塊，使彈簧壓縮一段距離x后由靜止釋放，記下?lián)豕馄ㄟ^光電門的時間t;

(3)多次改變彈簧的壓縮量，記下相應的x和t，發(fā)現(xiàn)壓縮量x越大，時間t_______(選填“越大”、“越小”或“不變”)

(4)為了進一步確定x和t的關系，以x為縱坐標，為橫坐標，作圖線，得到一條過原點的直線，由此可得輕質(zhì)彈簧的彈性勢能EP與彈簧的壓縮量x的關系為____________。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，某種變速自行車有六個飛輪和三個鏈輪，鏈輪和飛輪的齒數(shù)如下表所示．前后輪直徑為660 mm，人騎自行車行進速度為4 m/s時，腳踩踏板做勻速圓周運動的角速度最小值約為(　　)

A. 1.9 rad/s B. 3.8 rad/s C. 6.5 rad/s D. 7.1 rad/s

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示是圓盤發(fā)電機的示意圖；銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸。若銅盤半徑為L，勻強磁場的磁感應強度為B，回路的總電阻為R，從左往右看，銅盤以角速度ω沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動。則

A. 由于穿過銅盤的磁通量不變，故回路中無感應電流

B. 回路中有周期性變化的感應電流

C. 回路中感應電流大小不變，為

D. 回路中感應電流方向不變，為C→D→R→C

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】發(fā)電機和電動機具有裝置上的類似性，源于它們機理上的類似性。直流發(fā)電機和直流電動機的工作原理可以簡化為如圖1、圖2所示的情景。

在豎直向下的磁感應強度為B的勻強磁場中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)。金屬導體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以平行于MN的速度向右做勻速運動。圖1軌道端點MP間接有電阻，導體棒ab受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點MP間接有直流電源，導體棒ab通過滑輪勻速提升重物。

從微觀角度看，導體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了方便，可認為導體棒中的自由電荷為正電荷。

（1）請在圖3（圖1的導體棒ab）、圖4（圖2的導體棒ab）中，分別畫出自由電荷所受洛倫茲力的示意圖。

（2）我們知道，洛倫茲力對運動電荷不做功。那么，導體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到作用的呢？請以圖1“發(fā)電機”為例，通過計算分析說明。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一輕質(zhì)彈簧，兩端連接兩滑塊A和B，已知mA=0.99kg，mB=3kg，放在光滑水平桌面上，開始時彈簧處于原長�，F(xiàn)滑塊A被水平飛來的質(zhì)量為mc=10g，速度為400m/s的子彈擊中，且沒有穿出，如圖所示，試求：

（1）子彈擊中A的瞬間A和B的速度

（2）以后運動過程中彈簧的最大彈性勢能

（3）B可獲得的最大動能

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，勁度系數(shù)為k0的輕彈簧一端固定于懸點O，另一端懸掛一個質(zhì)量為m的小球a，小球a靜止時處于空中A點．在懸點O處固定一帶電量為–q（q>0）小球b（未畫出），彈簧與小球a、b彼此絕緣．某時刻，用某種方式讓小球a帶上電量+q，小球a由靜止開始向上運動，當a、b球間的電場力為a球重力的兩倍時，小球a的速度達到最大值v，此時小球a處于空中B點．兩帶電小球均看作點電荷，靜電力常數(shù)為k，重力加速度為g，不計空氣阻力．則

A. 彈簧的原長為

B. A、B兩點間的距離為

C. A、B兩點間的電勢差

D. 小球a從A點到B點機械能的變化量為

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