解题思路:球做匀速圆周运动,弹簧的拉力提供向心力,根据胡克定律和向心力公式列式;电路中两电阻串联,根据闭合电路欧姆定律列式;最后联立求解.
设杆PN电阻为R0,系统转动时杆PA段的电阻为R
根据欧姆定律得:
U1=[ε
R0+
1/2R0]•
1
2R0=[1/3]ε (1)
U2=[ε
R0+R•R (2)
设弹簧原长为l,则实际长度l0(反映PN杆接入电路中的长度)为:
l0=
R
R0•2l (3)
弹簧伸长量为:
x=l0-l (4)
据胡克定律和牛顿第二定律得Kx=mω2l (5)
由(1)(2)(3)(4)(5)式解得:
ω=
k(3U−ε)/2mU](6)
答:此时系统转动的角速度ω为
k(3U−ε)
2mU.
点评:
本题考点: 闭合电路的欧姆定律;线速度、角速度和周期、转速.
考点点评: 本题通过一个测定机器转动角速度的装置考查电路计算,应用能力的考查是今后高考的命题方向.从学科上看该题是力学与电学的综合,在实际应用中是把一个力学量的变化用电学量表示出来.