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  • 科目:物理
  • 题型:计算题
  • 难度:较难
  • 人气:73

温州地区常受台风侵袭,为测量风速,小明设计了一台简易风速仪,其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片 P 的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆 MN 上,弹簧左端固定,右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2米 2 ,均匀电阻丝 AB 长为20厘米,阻值为10欧,电源电压 U 0 恒为6伏,保护电阻 R 0 为14欧,电压表量程 0 ~ 3 伏。弹簧弹力 F 与弹簧长度改变量 x 的关系如图乙所示。无风时,滑片 P A 处,有风时,滑块移动,稳定后读出电压表示数,计算并查阅下表数据可知风速及风级。

风级

一级

二级

三级

四级

五级

六级

风速 v (米 / 秒)

0 . 3 ~ 1 . 5

1 . 6 ~ 3 . 3

3 . 4 ~ 5 . 4

5 . 5 ~ 7 . 9

8 . 0 ~ 10 . 7

10 . 8 ~ 13 . 8

风压 p (帕 )

0 . 055 ~ 1 . 4

1 . 6 ~ 6 . 8

7 . 2 ~ 18

18 . 9 ~ 39

40 ~ 72

72 . 9 ~ 119

表中风压 p 是指与风向垂直的受风面上单位面积增加的压力(即单位面积受到的风力)。测量时保证风垂直吹在挡风板上,不计一切摩擦阻力。

(1)在滑片 P 左移的过程中,电路的总电阻  。(选填“变大”、“不变”或“变小” )

(2)当电压表示数 U 为2伏时,风速仪所测的风为几级?(写出计算过程)

(3)小明想在风速仪的电压表上直接标出风速,查阅资料后获知该挡风板所受的风力与风速的平方成正比。经计算,他画出了风速 v 与电压表示数 U 的关系曲线,如图丙所示。后因保护电阻 R 0 损坏,他将其换成了阻值为5欧的电阻,请你在图丙坐标系中大致画出更换电阻后的风速 v 与电压表示数 U 的关系曲线,并在曲线上标出所能测量的最大风速的对应点 Q

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温州地区常受台风侵袭,为测量风速,小明设计了一台简易风速仪,