Question

【題目】如圖所示為一種測定風作用力的儀器原理圖，P為金屬球，懸掛在一細長金屬絲上面，O是懸掛點，R0是保護電阻，CD是水平放置的光滑電阻絲，與細金屬絲始終保持良好的接觸．無風時細金屬絲與電阻絲在C點接觸，此時電路中電流I0，有風時金屬絲將偏轉一角度，角θ與風力大小有關，已知風力方向水平向左，OC＝h，CD＝L，球質量為m，電阻絲單位長度電阻為k，電源內阻和金屬絲電阻均不計，金屬絲偏轉θ角時，電流表示數為I′，此時風力大小為F．試寫出：

（1）風力大小F與θ的關系式；

（2）風力大小F與電流表示數I′的關系式．

Answer 1

【答案】（1） （2）

【解析】

(1)有風時，對金屬球P，受重力mg、風力F、金屬絲拉力F1，如圖所示：

由平衡條件得：

水平方向：

，

豎直方向：

解得：

(2)無風時，電源電壓

有風時，電阻絲電阻

，

此時：

由以上解得：

聯立以上可得：