Question

為了探究航天器返回艙穿過大氣層時所受空氣阻力（風力）的影響因素，小明同學設計了如圖所示測定風力的裝置．一根用合金制成的均勻、光滑的金屬桿，其左端固定在絕緣體上．迎風板與彈簧的N端相連，且穿在金屬桿上，彈簧是絕緣材料制成的，迎風板工作時始終正對著風吹來的方向，其所受的風力大小與彈簧的長度關(guān)系見下表．電路中左端導線與金屬桿最左端的M點相連，右端導線接在N點并可隨迎風板在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好，電源電壓為12V且保持不變，R的阻值為1.5 Ω．當閉合開關(guān)S，無風時，彈簧不發(fā)生形變，電壓表的示數(shù)為3V．求：
（1）金屬桿接入電路的最大電阻．
（2）金屬桿單位長度的電阻．
（3）通過計算說明，電壓表的表盤2V處應標明的對應風力是多少N？

Answer 1

（1）由于R與R₁串聯(lián)，通過R的電流為：I₁===6A，R₁===0.5Ω．
（2）單位長度的電阻為：==10^﹣2Ω/cm．
（3）當電壓表的示數(shù)為2V時，
R上通過的電流為：I₂===A；
此時金屬桿的電阻R₂==0.3Ω，
金屬桿接入電路的長度L₁==30cm；
查表可知：彈簧的長度為30cm時，迎風板所受的風力對應為260N；