高三物理解答题中等难度题
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;
(3)假设风(运动的空气)与迎风板作用后
的速度变为零,空气的密度为1.3kg/m3,
求风速多大。
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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的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粗细均匀的电阻率较大的金属杆上,弹簧是由不导电的材料制成的。迎风板面积S0=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,不计摩擦。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,弹簧处于自然长度,电压表的示数U1=3.0V,某时刻由于风吹迎风板,待迎风板再次稳定时,电压表的示数变为U2=2.0V。(电压表可看作理想表),试分析求【解析】
(1)此时风作用在迎风板上的力的大小;
(2)假设风(运动的空气)与迎风板作用后的速度变为零,空气的密度为1.3kg/m3,求风速的大小;
(3)对于金属导体,从宏观上看,其电阻定义为: 。金属导体的电阻满足电阻定律: 。在中学教材中,我们是从实验中总结出电阻定律的, 而“金属经典电子论”认为,电子定向运动是一段一段加速运动的接替,各段加速都是从定向速度为零开始。设有一段通电金属导体,其长为L,横截面积为S,自由电子电量为e、质量为m,单位体积内自由电子数为n,自由电子两次碰撞之间的时间为t0。试利用金属电子论,从理论上推导金属导体的电阻。
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