某課外小組設計了一種測定風速的裝置，其原理如圖所示，一個勁度係數k＝1300N/m，自然長度L0＝0.5m*簧...
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問題詳情：
某課外小組設計了一種測定風速的裝置，其原理如圖所示，一個勁度係數k＝1300N/m，自然長度L0＝0.5m*簧一端固定在牆上的M點，另一端N與導電的迎風板相連，*簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上，*簧是不導電的材料製成的。迎風板面積S＝0.5m2，工作時總是正對着風吹來的方向。電路的一端與迎風板相連，另一端在M點與金屬桿相連。迎風板可在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好。定值電阻R＝1.0Ω，電源的電動勢E＝12V，內阻r＝0.5Ω。閉合開關，沒有風吹時，*簧處於原長，電壓表的示數U1＝3.0V，某時刻由於風吹迎風板，電壓表的示數變為U2＝2.0V。（電壓表可看作理想表）求：
（1）金屬桿單位長度的電阻；
（2）此時作用在迎風板上的風力；
（3）假設風（運動的空氣）與迎風板作用後的速度變為零，空氣的密度為1.3kg/m3，求風速多大。
【回答】
（1）
（2）260N（3）20m/s
【解析】
（1）無風時金屬桿接入電路的電阻為R1，有
得
所以金屬桿單位長度的電阻
（2）有風時金屬桿接入電路的電阻為R2有
得
此時，*簧的長度
.
*簧的壓縮量
根據平衡條件，此時的風力
（3）設風速為v。在Δt時間內接觸到吹風板的空氣質量為Δm，則有：
根據動量定理可得
解得
知識點：閉合電路的歐姆定律
題型：解答題
