某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图20所示，迎风板与一轻弹簧的一端Ｎ相连接，穿在光滑的金属杆上。弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k=1300N/m，自然

题型：不详难度：来源：

某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图20所示，迎风板与一轻弹簧的一端Ｎ相连接，穿在光滑的金属杆上。弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k=1300N/m，自然长度为Ｌ₀＝０.５m，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积Ｓ=0.5m²，工作时总是正对着风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆Ｍ端相连，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。限流电阻的阻值Ｒ=1，电源的电动势Ｅ=12Ｖ，内阻r=0.5。合上开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表示数为Ｕ₁=3.0Ｖ；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表的示数为

Ｕ₂ =2.0V，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）；（2）260N

解析

设无风时金属杆接入电路的电阻为R₁，有风时接入电路的电阻为R₂，由题意得
（１）无风时，

解得：，所以金属杆单位长度的电阻为

（２）           有风时，
解得：，此时弹簧的长度为
弹簧的压缩量为

由于迎风板受风力和弹力而平衡，所以风力大小为