（20分）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測(cè)定風(fēng)力的裝置，其原理如圖所示，迎風(fēng)板與一輕彈簧的一端Ｎ相連接，穿在光滑的金屬桿上。彈簧是絕緣材料制成的，其勁度系數(shù)k=1300N/m，自然長(zhǎng)度為Ｌ0＝０.５m，均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成，迎風(fēng)板面積Ｓ=0.5m2，工作時(shí)總是正對(duì)著風(fēng)吹來的方向。電路中左端導(dǎo)線與金屬桿Ｍ端相連，右端導(dǎo)線接在Ｎ點(diǎn)并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動(dòng)，且與金屬桿接觸良好。限流電阻的阻值Ｒ=1，電源的電動(dòng)勢(shì)Ｅ=12Ｖ，內(nèi)阻r=0.5。合上開關(guān)，沒有風(fēng)吹時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)，電壓表示數(shù)為Ｕ1=3.0Ｖ；如果某時(shí)刻由于風(fēng)吹使迎風(fēng)板向左壓縮彈簧，電壓表的示數(shù)為Ｕ2 =2.0V，求：

（1）金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻；

（2）此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力。

解析：設(shè)無風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻為R1，有風(fēng)時(shí)接入電路的電阻為R2，由題意得

（1）無風(fēng)時(shí)，

解得：，所以金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻為

（2）有風(fēng)時(shí)，

解得：，此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為

彈簧的壓縮量為

由于迎風(fēng)板受風(fēng)力和彈力而平衡，所以風(fēng)力大小為 

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（1）金屬桿單位長(zhǎng)度的電阻；
（2）此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力；
（3）若風(fēng)（運(yùn)動(dòng)的空氣）與迎風(fēng)板作用后速度變?yōu)榱悖阎b置所在處的空氣密度為1.3kg/m3，求風(fēng)速為多大？

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（1）無風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻R1和單位長(zhǎng)度的電阻值；
（2）如果某時(shí)刻由于風(fēng)吹使迎風(fēng)板向左壓縮彈簧，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=2.0V，此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力；
（3）若風(fēng)（運(yùn)動(dòng)的空氣）與迎風(fēng)板作用后速度變?yōu)榱悖阎?）問中裝置所在處空氣的密度為1.3kg/m3，求此時(shí)此處風(fēng)速為多大？

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U
2
，如果某時(shí)刻由于風(fēng)吹使迎風(fēng)板向左壓縮彈簧，電壓表示數(shù)為
U
3
，求此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力F的大�。�

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(1)無風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻R1和單位長(zhǎng)度的電阻值；

(2)如果某時(shí)刻由于風(fēng)吹使迎風(fēng)板向左壓縮彈簧，電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2＝2.0V，此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力；

(3)若風(fēng)(運(yùn)動(dòng)的空氣)與迎風(fēng)板作用后速度變?yōu)榱悖阎?2)問中裝置所在處空氣的密度為1.3kg/m3，求此時(shí)此處風(fēng)速為多大？

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