问题
问答题
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弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹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，弹簧处于原长，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．
答案
（1）无风时，金属杆电阻RL
=RL RL+R+r 3 12
解得：RL=0.5Ω
单位长度电阻 r0=
=RL L
=1Ω/m 0.5 0.5
（2）有风时 U2=
E R2 R2+R+r
R2=0.3Ω
此时弹簧长度L=
=R2 r
=0.3m 0.3 1
x=L0-L=0.5-0.3=0.2m
由平衡，此时风力：F=kx=1300×0.2=260N
答：（1）金属杆单位长度的电阻为1Ω/m；
（2）此时作用在迎风板上的风力为260N．