小明同學設計了一種測定風速的裝置，其原理如圖1所示，一個自然長度L=1m的彈簧一端固定在墻上的M點，另一端N與導電的迎風板相連，彈簧穿在光滑水平放置的金屬桿上，彈簧是不導電的材料制成的。工作時迎風板總是正對著風吹來的方向。電路的一端與迎風板相連，另一端在M點與金屬桿相連．迎風板可在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好。定值電阻R=300Ω，電源電壓為12V，無風時，彈簧處于原長，閉合開關，電壓表的示數(shù)U1=3.0V。壓力F與彈簧壓縮長度x的關系如圖2所示。提示：風速一定時，風對單位面積的風力是一定。
（1）某時刻風吹迎風板，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=2.0V，求此時作用在迎風板上風力的大小。
（2）若其他條件不變，將R換成阻值更大定值電阻，怎樣改變迎風板的面積使得原來的風速對應原來的電壓表示數(shù)，寫出你的分析過程。
【考點】歐姆定律．
【答案】（1）此時風力的大小為520N；
（2）將R換成阻值更大定值電阻，當風力一定時，根據(jù)串聯(lián)電路電阻規(guī)律可知電路總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知通過電路的電流變小，根據(jù)U=IR可知電壓表示數(shù)變小，若要使原來的風速對應原來的電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知需使風力一定時，金屬桿接入電路的電阻變大，則需使風力一定時，風對迎風板的壓力變小，
風速一定時，風對單位面積的風力是一定，即風速一定時，風對迎風板的壓強一定，根據(jù)F=pS可知需減小迎風板的面積可使風對迎風板的壓力變小，所以減小迎風板的面積可使原來的風速對應原來的電壓表示數(shù)。
（2）將R換成阻值更大定值電阻，當風力一定時，根據(jù)串聯(lián)電路電阻規(guī)律可知電路總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知通過電路的電流變小，根據(jù)U=IR可知電壓表示數(shù)變小，若要使原來的風速對應原來的電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知需使風力一定時，金屬桿接入電路的電阻變大，則需使風力一定時，風對迎風板的壓力變小，
風速一定時，風對單位面積的風力是一定，即風速一定時，風對迎風板的壓強一定，根據(jù)F=pS可知需減小迎風板的面積可使風對迎風板的壓力變小，所以減小迎風板的面積可使原來的風速對應原來的電壓表示數(shù)。
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：23引用：1難度：0.5
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（1）電源電壓U為V。
（2）RMN為。
（3）圖乙中曲線（填“A”或“B”）是根據(jù)開關S、S1都閉合時測得的實驗數(shù)據(jù)繪制的。
（4）老師告訴小寧，暗箱的M、N之間只接有兩個定值電阻：一個阻值為R0（R0值已知），另一個阻值未知，假設為Rx。求Rx的值。（用R0、RMN表示）
發(fā)布：2024/12/28 14:0:1組卷：788引用：6難度：0.5