(附加題)如圖所示,是一種測定風(fēng)作用力的儀器原理圖,P為金屬球,懸掛在一細(xì)長金屬絲下面,O是懸點,R0是保護(hù)電阻,CD是水平放置的光滑電阻絲,與細(xì)金屬絲始終保持良好接觸.無風(fēng)時,金屬絲與電阻絲在C點接觸,此時A示數(shù)為I0;有風(fēng)時金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度,角θ與風(fēng)力大小有關(guān),設(shè)風(fēng)力方向水平向左,OC=h,CD=L,金屬球質(zhì)量為m,電阻絲單位長度的阻值為k,電源內(nèi)電阻和金屬絲電阻不計,金屬絲偏角為θ時,A的示數(shù)為I′,此時風(fēng)力為F,試寫出:
(1)F與θ的關(guān)系式.
(2)F與I′的關(guān)系式.
分析:(1)對小球受力分析,然后根據(jù)共點力平衡條件,運用合成法求解.
(2)寫出無風(fēng)時電源電壓和有風(fēng)時電阻絲電阻,而此時U=I′(R0+Rθ),聯(lián)立方程即可求解.
解答:解:(1)對小球受力分析,受重力、水平分力、金屬絲的拉力,如圖

將風(fēng)力和拉力合成,根據(jù)共點力平衡條件,有
F=mgtanθ
(2)無風(fēng)時,電源電壓U=I0(R0+kL) 有風(fēng)時,電阻絲電阻R=k(L-htanθ)
此時U=I′(R0+R)
解得:F=
mg
khI′
(I′-I0)(R0+kL)

答:(1)F與θ的關(guān)系式為F=mgtanθ;
(2)F與I′的關(guān)系式為F=
mg
khI′
(I′-I0)(R0+kL)
點評:有風(fēng)時,P偏離一定角度,電阻絲電阻發(fā)生變化.風(fēng)力越大,偏角越大,對應(yīng)電阻絲電阻越。绢}解題的關(guān)鍵是找出電阻與角度的數(shù)量關(guān)系以及風(fēng)力與角度的關(guān)系.
練習(xí)冊系列答案
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(附加題)如圖所示,傾角為α=60°的斜面上,放一質(zhì)量為1kg大小可以忽略的物體,用勁度系數(shù)k=100N/m的彈簧平行于斜面吊著,物體放在PQ之間任何位置都能處于靜止?fàn)顟B(tài),而超過這一范圍,物體都會沿斜面滑動.若AP=22cm,AQ=8cm,試求物體與斜面間的最大靜摩擦力的大。╣=10m/s2

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(2)在電場I區(qū)域內(nèi)適當(dāng)位置由靜止釋放電子,電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開,求所有釋放點的位置.

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(1)當(dāng)物塊下落距離h為多大時,物塊的加速度為零?
(2)在物塊下落上述距離的過程中,克服C端恒力F做功W為多少?
(3)求物塊下落過程中的最大速度Vm和最大距離H?

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(附加題)如圖所示,以8m/s勻速行駛的汽車即將通過路口,綠燈還有2s將熄滅,此時汽車距離停車線18m.該車加速時最大加速度大小為2m/s2,減速時最大加速度大小為5m/s2.此路段允許行駛的最大速度為11.5m/s,下列說法中正確的有
A.如果立即做勻加速運動且不超速,則汽車可以在綠燈熄滅前通過停車線
B.如果立即做勻加速運動并要在綠燈熄滅前通過停車線,則汽車一定會超速
C.如果立即做勻減速運動,則在綠燈熄滅前汽車一定不能通過停車線
D.如果在距停車線5m處開始減速,則汽車剛好停在停車線處.

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