Question

14．閱讀短文，回答問(wèn)題：風(fēng)速及其測(cè)量．
風(fēng)是由空氣流動(dòng)引起的一種自然現(xiàn)象，風(fēng)既有方向也有快慢，地面氣象觀測(cè)中測(cè)量的是水平運(yùn)動(dòng)的風(fēng)，用風(fēng)向和風(fēng)速表示．
風(fēng)向標(biāo)是測(cè)定風(fēng)向的設(shè)備，如圖甲所示的風(fēng)向標(biāo)是一個(gè)形狀不對(duì)稱的物體，在風(fēng)的作用下，對(duì)空氣流動(dòng)產(chǎn)生較大阻力的一端便會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)至順風(fēng)方向，從而顯示風(fēng)向．
分杯式風(fēng)速計(jì)是測(cè)量風(fēng)速的最常用的工具，它主要由三大部分組成：風(fēng)杯組件、支撐及轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如支座、軸、轉(zhuǎn)盤(pán)等零件），信號(hào)采集與處理系統(tǒng)，風(fēng)杯組件由三個(gè)圓錐形或半球形的空杯組成，如圖乙所示，空心杯殼固定在互成120°的三叉星形支架上，杯的凹面順著一個(gè)方向排列，在水平風(fēng)力的驅(qū)動(dòng)下風(fēng)杯組件朝著杯凹面后退的方向旋轉(zhuǎn)，主軸和轉(zhuǎn)盤(pán)在風(fēng)杯組件的帶動(dòng)下一起旋轉(zhuǎn)，風(fēng)速不變時(shí)，風(fēng)杯穩(wěn)定后也作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，即單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)杯轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)是一個(gè)穩(wěn)定的值，實(shí)驗(yàn)表明，風(fēng)速越大，風(fēng)杯的轉(zhuǎn)速也越大，風(fēng)杯的轉(zhuǎn)速與風(fēng)的速度成正比．
轉(zhuǎn)盤(pán)上固定有N個(gè)小磁鐵，當(dāng)小磁鐵正對(duì)磁敏開(kāi)關(guān)時(shí)，磁敏開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，不正對(duì)時(shí)，磁敏開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，風(fēng)杯組件每旋轉(zhuǎn)一周，電路a、b端就會(huì)輸出若干個(gè)周期的脈沖信號(hào)，某信號(hào)如圖丁所示，信號(hào)的頻率隨風(fēng)速的增大而成比例地增加，該脈沖信號(hào)由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，經(jīng)換算后就能得出實(shí)際風(fēng)速值

（1）風(fēng)向標(biāo)是測(cè)定風(fēng)向（風(fēng)向/風(fēng)速）的設(shè)備，若風(fēng)從正北方吹來(lái)，圖甲所示的風(fēng)向標(biāo)的箭頭指向正北（正南/正北）
（2）對(duì)于同一風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)，若風(fēng)速增大為原來(lái)的2倍，則風(fēng)杯的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的2倍；圖丙中若以轉(zhuǎn)盤(pán)上的某個(gè)磁鐵為參照物，磁敏開(kāi)關(guān)是運(yùn)動(dòng)（靜止/運(yùn)動(dòng)）的
（3）測(cè)速電路中，開(kāi)關(guān)S閉合，當(dāng)磁鐵靠近磁敏開(kāi)關(guān)時(shí)，電路a、b端輸出高電壓（高電壓/低電壓）．由圖丁可知電源電壓為5V
（4）風(fēng)速恒定時(shí)信號(hào)采集電路a、b端輸出的電壓信號(hào)如圖丁所示，若風(fēng)速增大為某一確定值，則電壓信號(hào)圖象中的時(shí)間間隔與原來(lái)相比A
A．時(shí)間間隔（t₂-t₁）減小，時(shí)間間隔（t₃-t₂）減小
B．時(shí)間間隔（t₂-t₁）增大，時(shí)間間隔（t₃-t₂）增大
C．時(shí)間間隔（t₂-t₁）減小，時(shí)間間隔（t₃-t₂）增大
D．時(shí)間間隔（t₂-t₁）增大，時(shí)間間隔（t₃-t₂）減小
（5）若題中N=10，t₁=0.15s，t₂=0.20s，t₃=0.35s，由此可知風(fēng)杯組件（或轉(zhuǎn)盤(pán)）的轉(zhuǎn)速為每分鐘30轉(zhuǎn)．

Answer 1

分析 （1）閱讀短文可知風(fēng)向標(biāo)的作用；由圖甲可知吹北風(fēng)時(shí)風(fēng)向標(biāo)的箭頭的指向；
（2）由風(fēng)杯的轉(zhuǎn)速與風(fēng)的速度成正比分析風(fēng)速增大為原來(lái)的2倍，則風(fēng)杯的轉(zhuǎn)速情況；
以轉(zhuǎn)盤(pán)上的某個(gè)磁鐵為參照物，分析磁敏開(kāi)關(guān)相對(duì)磁鐵的位置關(guān)系是否變化，確定磁敏開(kāi)關(guān)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
（3）根據(jù)小磁鐵正對(duì)磁敏開(kāi)關(guān)時(shí)，磁敏開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，不正對(duì)時(shí)，磁敏開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，分析磁鐵靠近磁敏開(kāi)關(guān)時(shí)，分析電路a、b端電壓；由丙圖電路，根據(jù)丁圖可直接讀出電源電壓；
（4）信號(hào)的頻率隨風(fēng)速的增大而成比例地增加，由此分析風(fēng)速增大為某一確定值，則電壓信號(hào)圖象中的時(shí)間間隔情況；
（5）已知轉(zhuǎn)盤(pán)上固定小磁鐵個(gè)數(shù)N=10，根據(jù)一個(gè)磁鐵通過(guò)磁敏開(kāi)關(guān)所用時(shí)間，計(jì)算轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)一周的時(shí)間，從而計(jì)算出轉(zhuǎn)盤(pán)每分鐘的轉(zhuǎn)速．

解答 解：
（1）閱讀短文可知，風(fēng)向標(biāo)是測(cè)定風(fēng)向的設(shè)備，由甲圖風(fēng)從正北吹來(lái)，風(fēng)向標(biāo)右側(cè)迎風(fēng)面積大，受力大，所以風(fēng)向標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)后，箭頭指向正北；
（2）由短文可知，風(fēng)杯的轉(zhuǎn)速與風(fēng)的速度成正比，所以對(duì)于同一風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)，若風(fēng)速增大為原來(lái)的2倍，則風(fēng)杯的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的2倍；
由題以轉(zhuǎn)盤(pán)上的某個(gè)磁鐵為參照物，磁敏開(kāi)關(guān)相對(duì)磁鐵的位置是變化的，即磁敏開(kāi)關(guān)是運(yùn)動(dòng)的；
（3）由題可知，小磁鐵正對(duì)磁敏開(kāi)關(guān)時(shí)，磁敏開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，不正對(duì)時(shí)，磁敏開(kāi)關(guān)斷開(kāi)．所以當(dāng)磁鐵靠近磁敏開(kāi)關(guān)時(shí)，電路導(dǎo)通，電路a、b端有電壓輸出，即為高電壓；反之電路斷路，電路a、b端無(wú)電壓輸出，為低電壓；
由丙圖電路中磁敏開(kāi)關(guān)與R和電源組成一個(gè)簡(jiǎn)單電路，由丁圖，當(dāng)電路接通時(shí)a、b端輸出電壓等于電源電壓5V；
（4）因?yàn)樾盘?hào)的頻率隨風(fēng)速的增大而成比例地增加，由此分析風(fēng)速增大為某一確定值，導(dǎo)通電路的時(shí)間間隔越小，故選A；
（5）由題和圖象可知，每一個(gè)磁鐵轉(zhuǎn)過(guò)磁敏開(kāi)關(guān)都有一次脈沖信號(hào)，完成一個(gè)磁鐵通過(guò)的時(shí)間為t=t₂=0.2s，
轉(zhuǎn)盤(pán)上固定小磁鐵個(gè)數(shù)N=10，
所以轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間T=10t=10×0.2s=2s，
所以轉(zhuǎn)盤(pán)每分鐘的轉(zhuǎn)速=$\frac{60s}{2s/轉(zhuǎn)}$=30轉(zhuǎn)．
故答案為：
（1）風(fēng)向；正北；（2）2；運(yùn)動(dòng)；（3）高電壓；（4）A；（5）30．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道以風(fēng)速及其測(cè)量的應(yīng)用的閱讀題，閱讀量大，關(guān)鍵由問(wèn)題從題干找到原理和結(jié)合圖示分析說(shuō)明，要細(xì)心．本題也體現(xiàn)了物理在生活和生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用，生活中我們要多觀察、多思考．