问题
计算题
为了探究航天器返回舱穿过大气层时所受空气阻力(风力)的影响因素,小明同学设计了如图所示测定风力的装置.一根用合金制成的均匀、光滑的金属杆,其左端固定在绝缘体上.迎风板与弹簧的N端相连,且穿在金属杆上,弹簧是绝缘材料制成的,迎风板工作时始终正对着风吹来的方向,其所受的风力大小与弹簧的长度关系见下表.电路中左端导线与金属杆最左端的M点相连,右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好,电源电压为12V且保持不变,R的阻值为1.5 Ω.当闭合开关S,无风时,弹簧不发生形变,电压表的示数为3V.求:
(1)金属杆接入电路的最大电阻.
(2)金属杆单位长度的电阻.
(3)通过计算说明,电压表的表盘2V处应标明的对应风力是多少N?


答案
(1)由于R与R1串联,通过R的电流为:I1==
=6A,R1=
=
=0.5Ω.
(2)单位长度的电阻为:=
=10﹣2Ω/cm.
(3)当电压表的示数为2V时,
R上通过的电流为:I2==
=
A;
此时金属杆的电阻R2==0.3Ω,
金属杆接入电路的长度L1==30cm;
查表可知:弹簧的长度为30cm时,迎风板所受的风力对应为260N;