Question

小华同学为探究水流对不同形状物体的冲击力，设计了一个实验装置，如图甲所示。电源电压保持3Ｖ不变，电流表量程为0～1A，电阻不计，粗细均匀的电阻丝MN全长12㎝，总电阻为9Ω，它的阻值与其接入电路的长度成正比。水平光滑杆AB上套有弹簧，弹簧弹力与其伸长量x的关系如图乙所示，弹簧左端固定，右端连接有滑块，滑块与滑片P、物体Q通过硬杆相连。滑片与电阻丝始终保持良好接触。水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝左端相接触，此时电流表满偏。测量时，滑块稳定后，小华通过电流表示数可计算出物体受到的水流冲击力大小。

（1）电阻R₀的阻值为多少？
（2）当电流表读数为0.5A时，物体所受的冲击力大小为多少？

Answer 1

（1）3Ω   （2）16N

试题分析：
（1）因为水流冲击力为零时，滑片P刚好与电阻丝左端相接触，即电阻丝接入电路的阻值为零，此时电流表满偏，电流I=1A
电阻R₀的阻值 R₀=U/I=3V/1A=3Ω                                                  
（2）电流为I＇=0.5A时
电阻丝电阻R=U/I-R₀=3V/0.5A-3Ω=3Ω                                 
接入电路的长度为3Ω×12㎝/9Ω=4cm                                              
由图乙知：弹簧弹力与其伸长量的关系F="Kx" ，把F=24N和x="6cm" 代入解得： K=4N/cm                                               
则F==kx=4N/cm×4cm=16N