某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k＝1300N/m，自然长度L0＝0.5m*簧...

问题详情：

某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k＝1300N/m，自然长度L0＝0.5m*簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，*簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，*簧是不导电的材料制成的。迎风板面积S＝0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连。迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。定值电阻R＝1.0Ω，电源的电动势E＝12V，内阻r＝0.5Ω。闭合开关，没有风吹时，*簧处于原长，电压表的示数U1＝3.0V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U2＝2.0V。（电压表可看作理想表）求：

（1）金属杆单位长度的电阻；

（2）此时作用在迎风板上的风力；

（3）假设风（运动的空气）与迎风板作用后的速度变为零，空气的密度为1.3kg/m3，求风速多大。

【回答】

（1）（2）260N（3）20m/s

【解析】

（1）无风时金属杆接入电路的电阻为R1，有

得

所以金属杆单位长度的电阻

（2）有风时金属杆接入电路的电阻为R2有

得

此时，*簧的长度

 .

*簧的压缩量

根据平衡条件，此时的风力

（3）设风速为v。在Δt时间内接触到吹风板的空气质量为Δm，则有：

根据动量定理可得

解得

知识点：闭合电路的欧姆定律

题型：解答题