小明同學(xué)設(shè)計(jì)的“風(fēng)力測(cè)試儀”在校科技節(jié)上備受師生們的青睞,“風(fēng)力測(cè)試儀”的原理如圖所示.電源電壓6V,R0為保護(hù)電阻,AB為長20cm、阻值為50W的均勻電阻絲.OP為質(zhì)量、電阻均不計(jì)的金屬細(xì)桿,下端連接一個(gè)重為2N的球P.閉合開關(guān)S,無風(fēng)時(shí),OP下垂并與電阻絲的B端接觸;有風(fēng)時(shí),球P受風(fēng)力的作用,使金屬細(xì)桿OP繞懸掛點(diǎn)O偏轉(zhuǎn),當(dāng)偏轉(zhuǎn)到電阻絲的A端時(shí),電流表示數(shù)為0.6A.已知懸掛點(diǎn)O與電阻絲B端的距離為10cm,金屬細(xì)桿OP始終與電阻絲AB接觸良好且無摩擦,

求:(1) R0的阻值;
(2)無風(fēng)時(shí)電流表示數(shù);
(3)在風(fēng)力作用下,當(dāng)金屬細(xì)桿OP在圖示位置靜止時(shí),作出F風(fēng)的力臂,并求出該力的大。

(1)R0的阻值為10Ω(2)無風(fēng)時(shí)電流表示數(shù)為0.1A(3)風(fēng)力為4N;

解析試題分析:當(dāng)偏轉(zhuǎn)到離電阻絲A端時(shí),只有電阻R0連入電路,又知道此時(shí)電源電壓和電流,利用歐姆定律可求R0的阻值;AB和OP的共同作用相當(dāng)于滑動(dòng)變阻器,無風(fēng)時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的是最大電阻,R0與RAB串聯(lián),根據(jù)歐姆定律可計(jì)算無風(fēng)時(shí)電流表示數(shù)是多少.根據(jù)力臂的做法作出金屬細(xì)桿OP在圖示位置靜止時(shí)F風(fēng)的力臂,利用杠桿原理求出該力的大。
解:(1)當(dāng)偏轉(zhuǎn)到離電阻絲A端時(shí),只有電阻R0連入電路;
;
(2)無風(fēng)時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的是最大電阻RAB=50Ω,電阻絲全部連入電路的電阻,且電阻R0與RAB串聯(lián):
此時(shí)電路中的電流:

=
(3)如右圖:
∵△ABO∽△PEO;


∵金屬細(xì)桿OP平衡,以O(shè)為支點(diǎn);
則根據(jù)杠桿平衡條件和LG=PE得:

考點(diǎn):本題考查歐姆定律的應(yīng)用、杠桿的平衡條件、力臂的畫法、串聯(lián)電路的電壓規(guī)律、滑動(dòng)變阻器的使用、電阻的串聯(lián)
點(diǎn)評(píng):本題通過OP將電學(xué)知識(shí)和杠桿知識(shí)連在一起,分析兩種狀態(tài)(OP豎直下垂、風(fēng)力作用下在A點(diǎn)時(shí))利用歐姆定律是關(guān)鍵;難點(diǎn)是利用相似三角形得出它們的力臂的比值.

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,無風(fēng)時(shí)電流表示數(shù)
 
.(結(jié)果保留一位小數(shù))

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(1) R0的阻值;
(2)無風(fēng)時(shí)電壓表的示數(shù);
(3)在水平風(fēng)力作用下,當(dāng)金屬細(xì)桿OP在圖示位置靜止時(shí),電壓表示數(shù)為2V.作出F風(fēng)的力臂,并求出F風(fēng)的大。

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(1)R0的阻值;(2)無風(fēng)時(shí)電流表示數(shù);(3)在風(fēng)力作用下,當(dāng)金屬細(xì)桿OP在圖示位置靜止時(shí),作出F風(fēng)的力臂,并求出該力的大。

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(1) R0的阻值;

(2)無風(fēng)時(shí)電流表示數(shù);

 

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