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某同学设计了一个测量风压的装置

 发布时间：2021-11-14 11:46:27

1. 小明、小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置．其原理如图（甲）所图示：绝缘轻弹簧的左端固定


（1）A、在a、b之间接电流表，在c、d之间连接导线时，会造成电源短路，故不正确；
B、只在a、b之间接电流表时，电路为串联电路，电流表测电路中的电流，当风力增大时接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，故B正确；
C、在c、d之间接电压表，在a、b之间连接导线，电压表测O和迎风板之间电阻两端的电压，当风力增大时接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，电阻R两端的电压变大，根据串联电路的总电压等于分电阻的电压之和可知，电压表的示数变小，故C不正确；
D、只在c、d之间接电压表时，电压表断路，故D不正确；
（2）①分析轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图象（如图乙所示）可知：该弹簧每缩短10cm，弹簧受到的压力将增加2N；
②由他们记录的测量数据可知，当电流为0.2A时，此时电压表的示数为1V，
∵金属杆和滑动变阻器串联，电压表测金属杆两端的电压，
∴滑动变阻器两端的电压值U滑=3V-1V=2V，
根据欧姆定律可得R滑=

U滑
I
=
2V
0.2A
=10Ω，
故他们选择的是滑动变阻器R2（阻值变化范围为0～10Ω）；
金属杆的电阻R金=
U金
I
=
1V
0.2A
=5Ω；
（3）因电源能够提供3V的稳定电压，定值电阻的阻值R=3Ω，电流表A的量程是0～0.6A，所以当电流最大时，此时风力最大，
定值电阻两端的电压UR=I′R=0.6A×3Ω=1.8V，
金属杆两端的电压U金′=U-UR=3V-1.8V=1.2V，
所以金属杆的电阻R金′=
U金′
I′
=
1.2V
0.6A
=2Ω，
由题意可知，当金属杆为50cm时，阻值为5Ω，所以当阻值为2Ω时，此时弹簧的长度为20cm，
由乙图可知，此时风力为4N；
（4）设计中没有考虑迎风板与金属杆的摩擦力；没考虑迎风板左侧受到的空气的阻力；试验中难以保证风力大小恒定、方向水平等．
故答案为：
（1）B；
（2）①2；②E；5；
（3）4；
（4）设计中没有考虑迎风板与金属杆的摩擦力（合理即可）．

2. 小明、小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置。其原理如图（甲）所示：绝缘轻弹簧的左端固定在

（1）B
（2）①2；②R 2 或E；5
（3）4
（4）设计中没有考虑迎风板与金属杆的摩擦力；
设计中没有考虑迎风板左侧受到的空气阻力；
实验中很难保证风力大小恒定，方向水平。
（任选一点即可）

3. 为了测试某种安全阀在外界环境为一个大气压时，所能承受的最大内部压强，某同学自行设计制作了一个简易的

（1）首先要安装安全阀，则d为第一步；
第二步要保证气体质量一定，则e为第二步．
要记录初始封闭气体的温度．则a为第三步．
加热升温是第四步，则c为第五步．
记录刚漏气时温度，则b是第六步．
故正确的操作顺序为deacb
（2）T 1 =300K，T 2 =350K，P 1 =1.0X10 5 Pa
根据查理定律得
P 1
T 1
=
P 2
T 2
解得 P 2 =1.2×10 5 Pa
故本题答案是：
（1）deacb；（2）1.2×10 5 Pa

4. 一位同学设计了一个风力测定仪，若要提高装置反映风力大小的性能，可采取的方法是

原图是通过观察灯泡亮度来确定风力 风力大 两度大
但是在微风情况下 灯泡明暗不容易看出
所以用电流表指针的变化直观地看出风力大小

5. 某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图．该同学的实验步骤如下：①将图中的集气瓶分为5等

（1）实验的目的抄是测定袭空气中氧气含量，原理是消耗氧气使装置内外产生压强差，水被吸入占据氧气的空间，从而达到测定氧气的目的．红磷过量，可使集气瓶中的氧气完全消耗．
（2）步骤②中：红磷与氧气反应，生成了白烟五氧化二磷固体，所以会导致集气瓶内压强减小，水被压入集气瓶，进入的水量正好占据集气瓶内氧气的空间，约为集气瓶体积的

1
5
；
（3）根据测定空气中氧气的含量实验中注意问题，可知所测定的氧气的体积偏小，其中不可能的原因是：B、可燃物的量太少；
（4）水进入瓶内占五分之一时不再继续进入，说明氮气不能与红磷反应，也不能溶于水或与水反应；
故答案为：（1）充分反应掉集气瓶中的氧气（2）水沿导管被吸入集气瓶中；
1
5
； （3）B；（4）难；不活泼．

6. （2014浙江）某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图．一个半径为R=0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平

（1）根据右手定则，电动势方向从O到A，故a连接着电压表的正极；
（2）由法拉第电磁感应定专律，得到：
U=E=

△Φ属
△t

其中：
△Φ=
1
2
BR2△θ
故：U=
1
2
BωR2
铝块的速度：
v=rω=
1
3
ωR
故：v=
2U
3BR
=2m/s
（3）此下落过程中铝块机械能的损失：
△E＝mgh?
1
2
mv2=0.5×10×0.3-
1
2
×0.5×22=0.5J
答：（1）测U时，与A点相接的电压表的“正极”；
（2）此时铝块的速度大小为2m/s；
（3）此下落过程中铝块机械能的损失为0.5J．

7. （2008南开区模拟）某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示．迎风板与一轻弹簧的一端N相接，穿

（1）无风时，金属杆电阻RL

RL
RL+R+r
=
3
12
RL=0.5Ω
单位长度电阻r0=
RL
L
=
0.5
0.5
=1Ω/m
（2）有风时U2=
R2
R2+R+r
E
R2=0.3Ω
此时专弹簧属长度L=
R2
r
=
0.3
1
=0.3m
x=L0-L=0.5-0.3=0.2m
由平衡，此时风力：F=kx=1300×0.2=260N
（3）根据动量定理，有：
F△t=ρs（v△t）v
解得：v=

8. 某同学设计了一个趣味实验（见如图装置），其气密性良好．若要使B中尖嘴导管口有“喷泉”产生，则A中加入

A、氯化钠和水接触不会反应生成气体，也没有能量的变化，故不会产生喷泉，故内A错误容；
B、生石灰和水接触会反应放出大量的热，导致A中压强增大，会使B中产生喷泉，故B正确；
C、二氧化锰和过氧化氢溶液混合会产生氧气，导致A中压强增大，会使B中产生喷泉，故C正确；
D、硝酸铵和水混合，硝酸铵会吸收热量，导致A中温度降低，会使A中压强减小B中不会出现喷泉，故D错误；
故选BC．

9. 某同学设计了一种测温装置，其结构如图（a）所示，玻璃泡A内封有一定质量的气体，与A相连的细管B插在水银

（1）由图象看出汞柱高x随环境温度T变化的函数关系式为反比例图象，斜率K=

75
375
=0.2，所以关系式为x=75-0.2T；
（2）纵轴的截距即为大气压强值p0=75cmHg；
（3）大气压强p0′比上述大气压p0低了1cmHg，那么图象的斜率减小，测量的温度值偏大，由表格可知测量值与真实值差约5℃．
故答案为：x=75-0.2T，75，偏大，5

10. 在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转动角速度的装置．如图所示，在轮子的边缘

设转轮的角速度、转速分别为ω和n，轮子转过θ角所需时间为△t，通过线圈的磁通量的变化量为△Φ=BS，
线圈中产生的感应电动势的平均值为E．
根据法拉第电磁感应定律有E=N

△?
△t
=N
BS
△t

由闭合电路欧姆定律有I=
E
R

又为△t=
θ
ω

ω=
IRθ
NBS
．
故答案为：BS；
IRθ
NBS
．

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