Question

【題目】某課外小組設計了一種測定風速的裝置，其原理如圖所示，一個勁度系數(shù)，自然長度彈簧一端固定在墻上的點，另一端與導電的迎風板相連，彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上，彈簧是不導電的材料制成的。迎風板面積．工作時總是正對著風吹來的方向。電路的一端與迎風板相連，另一端在點與金屬桿相連。迎風板可在金屬桿上滑動。定值電阻，電源的電動勢，內(nèi)阻。閉合開關，沒有風吹時，彈簧處于原長，電壓表的示數(shù)，某時刻由于風吹迎風板，電壓表的示數(shù)變?yōu)?/span>。（電壓表可看作理想表）求

（1）金屬桿單位長度的電阻；

（2）此時作用在迎風板上的風力；

（3）假設風與迎風板作用后的速度變?yōu)榱悖�空氣的密度�?/span>，求風速多大。

Answer 1

【答案】（1）（2）117N（3）15m/s

【解析】（1）無風時金屬桿接入電路的電阻為，有，

得，所以金屬桿單位長度的電阻

（2）有風時金屬桿接入電路的電阻為，有，

得，

此時彈簧的長度，壓縮量；

根據(jù)平衡條件，此時的風力；

（3）設風速為v，在Δt時間內(nèi)接觸到吹風板的空氣質(zhì)量為；

據(jù)動量定理可得，解得。