Question

【題目】如圖所示，小鉛球P系在細金屬絲下，懸掛在O點，開始時小鉛球P沿豎直方向處于靜止狀態，當將小鉛球P放入水平流動的水中時，球向左擺起一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．為了測定水流對小球作用力的大小，在水平方向固定一根電阻絲BC，它與金屬絲接觸良好，不計摩擦(C端在O點正下方處)．圖中還有電動勢為E的電源(內阻不計)和一只電壓表．

(1)請你連接電路，使得當水速增大時，電壓表示數增大．

(2)如果OC間距離為h，水流對小球作用力的大小為F，BC的長度為L，小球質量為m(不計水對小球的浮力)，當小球平衡時，電壓表示數為U.請寫出F與m、U、E、L、h的關系式．

Answer 1

【答案】(1) ；(2)

【解析】

電路中BD與DC串聯，水流作用力增大時，θ增大，BD的電壓減小，DC的電壓增大，要使電壓表讀數增大，電壓表必須測量DC部分的電壓．根據三角形相似法求出水流對小球作用力F的大�。�若小球平衡時，電壓表讀數為u，根據歐姆定律和電阻定律得到x與L、u、U的關系式，再由F與x的關系式聯立得出m、u、U、h和L表示的F的表達式．

(1) 電路中BD與DC串聯，水流作用力增大時，增大，BD的電壓減小，DC的電壓增大，要使電壓表讀數增大，電壓表必須測量DC部分的電壓，電路圖如圖所示

(2)設CD=x，P球平衡時，由平衡條件可得：①

根據閉合電路歐姆定律和部分電路的歐姆定律可得②

根據電阻定律可得：③，④；

由①②③④式可得；