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某同學設計了一個測量風壓的裝置

 發布時間：2021-11-14 11:46:27

1. 小明、小亮和小敏共同設計了一種測定水平方向風力的裝置．其原理如圖（甲）所圖示：絕緣輕彈簧的左端固定


（1）A、在a、b之間接電流表，在c、d之間連接導線時，會造成電源短路，故不正確；
B、只在a、b之間接電流表時，電路為串聯電路，電流表測電路中的電流，當風力增大時接入電路的電阻變小，根據歐姆定律可知電路中的電流變大，故B正確；
C、在c、d之間接電壓表，在a、b之間連接導線，電壓表測O和迎風板之間電阻兩端的電壓，當風力增大時接入電路的電阻變小，根據歐姆定律可知電路中的電流變大，電阻R兩端的電壓變大，根據串聯電路的總電壓等於分電阻的電壓之和可知，電壓表的示數變小，故C不正確；
D、只在c、d之間接電壓表時，電壓表斷路，故D不正確；
（2）①分析輕彈簧的長度l與所受壓力F的關系圖象（如圖乙所示）可知：該彈簧每縮短10cm，彈簧受到的壓力將增加2N；
②由他們記錄的測量數據可知，當電流為0.2A時，此時電壓表的示數為1V，
∵金屬桿和滑動變阻器串聯，電壓表測金屬桿兩端的電壓，
∴滑動變阻器兩端的電壓值U滑=3V-1V=2V，
根據歐姆定律可得R滑=

U滑
I
=
2V
0.2A
=10Ω，
故他們選擇的是滑動變阻器R2（阻值變化范圍為0～10Ω）；
金屬桿的電阻R金=
U金
I
=
1V
0.2A
=5Ω；
（3）因電源能夠提供3V的穩定電壓，定值電阻的阻值R=3Ω，電流表A的量程是0～0.6A，所以當電流最大時，此時風力最大，
定值電阻兩端的電壓UR=I′R=0.6A×3Ω=1.8V，
金屬桿兩端的電壓U金′=U-UR=3V-1.8V=1.2V，
所以金屬桿的電阻R金′=
U金′
I′
=
1.2V
0.6A
=2Ω，
由題意可知，當金屬桿為50cm時，阻值為5Ω，所以當阻值為2Ω時，此時彈簧的長度為20cm，
由乙圖可知，此時風力為4N；
（4）設計中沒有考慮迎風板與金屬桿的摩擦力；沒考慮迎風板左側受到的空氣的阻力；試驗中難以保證風力大小恆定、方向水平等．
故答案為：
（1）B；
（2）①2；②E；5；
（3）4；
（4）設計中沒有考慮迎風板與金屬桿的摩擦力（合理即可）．

2. 小明、小亮和小敏共同設計了一種測定水平方向風力的裝置。其原理如圖（甲）所示：絕緣輕彈簧的左端固定在

（1）B
（2）①2；②R 2 或E；5
（3）4
（4）設計中沒有考慮迎風板與金屬桿的摩擦力；
設計中沒有考慮迎風板左側受到的空氣阻力；
實驗中很難保證風力大小恆定，方向水平。
（任選一點即可）

3. 為了測試某種安全閥在外界環境為一個大氣壓時，所能承受的最大內部壓強，某同學自行設計製作了一個簡易的

（1）首先要安裝安全閥，則d為第一步；
第二步要保證氣體質量一定，則e為第二步．
要記錄初始封閉氣體的溫度．則a為第三步．
加熱升溫是第四步，則c為第五步．
記錄剛漏氣時溫度，則b是第六步．
故正確的操作順序為deacb
（2）T 1 =300K，T 2 =350K，P 1 =1.0X10 5 Pa
根據查理定律得
P 1
T 1
=
P 2
T 2
解得 P 2 =1.2×10 5 Pa
故本題答案是：
（1）deacb；（2）1.2×10 5 Pa

4. 一位同學設計了一個風力測定儀，若要提高裝置反映風力大小的性能，可採取的方法是

原圖是通過觀察燈泡亮度來確定風力 風力大 兩度大
但是在微風情況下 燈泡明暗不容易看出
所以用電流表指針的變化直觀地看出風力大小

5. 某同學設計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖．該同學的實驗步驟如下：①將圖中的集氣瓶分為5等

（1）實驗的目的抄是測定襲空氣中氧氣含量，原理是消耗氧氣使裝置內外產生壓強差，水被吸入占據氧氣的空間，從而達到測定氧氣的目的．紅磷過量，可使集氣瓶中的氧氣完全消耗．
（2）步驟②中：紅磷與氧氣反應，生成了白煙五氧化二磷固體，所以會導致集氣瓶內壓強減小，水被壓入集氣瓶，進入的水量正好占據集氣瓶內氧氣的空間，約為集氣瓶體積的

1
5
；
（3）根據測定空氣中氧氣的含量實驗中注意問題，可知所測定的氧氣的體積偏小，其中不可能的原因是：B、可燃物的量太少；
（4）水進入瓶內佔五分之一時不再繼續進入，說明氮氣不能與紅磷反應，也不能溶於水或與水反應；
故答案為：（1）充分反應掉集氣瓶中的氧氣（2）水沿導管被吸入集氣瓶中；
1
5
； （3）B；（4）難；不活潑．

6. （2014浙江）某同學設計一個發電測速裝置，工作原理如圖．一個半徑為R=0.1m的圓形金屬導軌固定在豎直平

（1）根據右手定則，電動勢方向從O到A，故a連接著電壓表的正極；
（2）由法拉第電磁感應定專律，得到：
U=E=

△Φ屬
△t

其中：
△Φ=
1
2
BR2△θ
故：U=
1
2
BωR2
鋁塊的速度：
v=rω=
1
3
ωR
故：v=
2U
3BR
=2m/s
（3）此下落過程中鋁塊機械能的損失：
△E＝mgh?
1
2
mv2=0.5×10×0.3-
1
2
×0.5×22=0.5J
答：（1）測U時，與A點相接的電壓表的「正極」；
（2）此時鋁塊的速度大小為2m/s；
（3）此下落過程中鋁塊機械能的損失為0.5J．

7. （2008南開區模擬）某同學設計了一種測定風力的裝置，其原理如圖所示．迎風板與一輕彈簧的一端N相接，穿

（1）無風時，金屬桿電阻RL

RL
RL+R+r
=
3
12
RL=0.5Ω
單位長度電阻r0=
RL
L
=
0.5
0.5
=1Ω/m
（2）有風時U2=
R2
R2+R+r
E
R2=0.3Ω
此時專彈簧屬長度L=
R2
r
=
0.3
1
=0.3m
x=L0-L=0.5-0.3=0.2m
由平衡，此時風力：F=kx=1300×0.2=260N
（3）根據動量定理，有：
F△t=ρs（v△t）v
解得：v=

8. 某同學設計了一個趣味實驗（見如圖裝置），其氣密性良好．若要使B中尖嘴導管口有「噴泉」產生，則A中加入

A、氯化鈉和水接觸不會反應生成氣體，也沒有能量的變化，故不會產生噴泉，故內A錯誤容；
B、生石灰和水接觸會反應放出大量的熱，導致A中壓強增大，會使B中產生噴泉，故B正確；
C、二氧化錳和過氧化氫溶液混合會產生氧氣，導致A中壓強增大，會使B中產生噴泉，故C正確；
D、硝酸銨和水混合，硝酸銨會吸收熱量，導致A中溫度降低，會使A中壓強減小B中不會出現噴泉，故D錯誤；
故選BC．

9. 某同學設計了一種測溫裝置，其結構如圖（a）所示，玻璃泡A內封有一定質量的氣體，與A相連的細管B插在水銀

（1）由圖象看出汞柱高x隨環境溫度T變化的函數關系式為反比例圖象，斜率K=

75
375
=0.2，所以關系式為x=75-0.2T；
（2）縱軸的截距即為大氣壓強值p0=75cmHg；
（3）大氣壓強p0′比上述大氣壓p0低了1cmHg，那麼圖象的斜率減小，測量的溫度值偏大，由表格可知測量值與真實值差約5℃．
故答案為：x=75-0.2T，75，偏大，5

10. 在開展研究性學習的過程中，某同學設計了一個利用線圈測量轉輪轉動角速度的裝置．如圖所示，在輪子的邊緣

設轉輪的角速度、轉速分別為ω和n，輪子轉過θ角所需時間為△t，通過線圈的磁通量的變化量為△Φ=BS，
線圈中產生的感應電動勢的平均值為E．
根據法拉第電磁感應定律有E=N

△?
△t
=N
BS
△t

由閉合電路歐姆定律有I=
E
R

又為△t=
θ
ω

ω=
IRθ
NBS
．
故答案為：BS；
IRθ
NBS
．

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