Question

【題目】如圖所示為某同學設計的“風力測試儀”的原理圖，電路的保護電阻R0為10Ω，AB為長20cm、阻值為50Ω的均勻電阻絲，OP為質量、電阻均不計的金屬細桿，下端連接一個重為2N的球P，閉合開關S，無風時，OP下垂并與電阻絲B端接觸，此時電流表的示數(shù)為0.1A；有風時，球P受風力的作用，使金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉．已知懸掛點O與電阻絲B端的距離為10cm．金屬細桿OP始終與電阻絲AB接觸良好且無摩擦，電源電壓恒定．求：
（1）電源電壓；
（2）若金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉到距離電阻絲的A端4cm處，此時電流表的示數(shù)是多少安；
（3）在風力作用下，當金屬細桿OP在圖示位置靜止時，作出球P所受風力F風的力臂，并求出F風的大�。�

Answer 1

【答案】
（1）無風時，R0與RAB串聯(lián)，電流表測電路中的電流，

電源的電壓：

U=I0（R0+RAB）=0.1A×（10Ω+50Ω）=6V

答：電源電壓為6V

（2）∵AB為長20cm、阻值為50Ω的均勻電阻絲

∴金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉到距離電阻絲的A端4cm處，

接入電路的電阻R= ×4cm=10Ω，

電流表的示數(shù)I= = =0.3A

答：金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉到距離電阻絲的A端4cm處，此時電流表的示數(shù)是0.3安

（3）球P所受風力F風的力臂，如下圖所示：

∵△ABO∽△PEO；

∴ =

∴ = = =

∵金屬細桿OP平衡，以O為支點；

則根據(jù)杠桿平衡條件可得：

F風= G= G= ×2N=4N

答：球P所受風力F風的力臂如上圖所示，F(xiàn)風的大小為4N

【解析】（1）無風時，R0與RAB串聯(lián)，電流表測電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；（2）先根據(jù)題意求出金屬細桿OP繞懸掛點O偏轉到距離電阻絲的A端4cm處接入電路的電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，即為電流表的示數(shù)；
【考點精析】利用杠桿的平衡條件和歐姆定律及其應用對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知杠桿平衡：杠桿在動力和阻力的作用下靜止或勻速轉動時，稱為杠桿平衡．杠桿平衡是力和力臂乘積的平衡，而不是力的平衡．杠桿平衡的條件：動力 ×動力臂 = 阻力 ×阻力臂即：F1 L1 = F2 L2可變形為 ：F1 / F2 = L1 / L2；歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）．