Question

【題目】如圖所示，小鉛球P系在細(xì)金屬絲下，懸掛在O點(diǎn)，開始時(shí)小鉛球P沿豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)將小鉛球P放入水平流動(dòng)的水中時(shí)，球向左擺起一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．為了測(cè)定水流對(duì)小球作用力的大小，在水平方向固定一根電阻絲BC，它與金屬絲接觸良好，不計(jì)摩擦(C端在O點(diǎn)正下方處)．圖中還有電動(dòng)勢(shì)為E的電源(內(nèi)阻不計(jì))和一只電壓表．

(1)請(qǐng)你連接電路，使得當(dāng)水速增大時(shí)，電壓表示數(shù)增大．

(2)如果OC間距離為h，水流對(duì)小球作用力的大小為F，BC的長(zhǎng)度為L，小球質(zhì)量為m(不計(jì)水對(duì)小球的浮力)，當(dāng)小球平衡時(shí)，電壓表示數(shù)為U.請(qǐng)寫出F與m、U、E、L、h的關(guān)系式．

Answer 1

【答案】(1) ；(2)

【解析】

電路中BD與DC串聯(lián)，水流作用力增大時(shí)，θ增大，BD的電壓減小，DC的電壓增大，要使電壓表讀數(shù)增大，電壓表必須測(cè)量DC部分的電壓．根據(jù)三角形相似法求出水流對(duì)小球作用力F的大小．若小球平衡時(shí)，電壓表讀數(shù)為u，根據(jù)歐姆定律和電阻定律得到x與L、u、U的關(guān)系式，再由F與x的關(guān)系式聯(lián)立得出m、u、U、h和L表示的F的表達(dá)式．

(1) 電路中BD與DC串聯(lián)，水流作用力增大時(shí)，增大，BD的電壓減小，DC的電壓增大，要使電壓表讀數(shù)增大，電壓表必須測(cè)量DC部分的電壓，電路圖如圖所示

(2)設(shè)CD=x，P球平衡時(shí)，由平衡條件可得：①

根據(jù)閉合電路歐姆定律和部分電路的歐姆定律可得②

根據(jù)電阻定律可得：③，④；

由①②③④式可得；