当前位置: 初中物理 /
  • 1. (2023·南通) 阅读短文,口答问题。

    综合实践活动——研究制作风速仪

    【提出问题】风速是气象观测中的重要参数,常用风速仪测量。风速仪工作原理是什么?怎样设计制作简易风速仪呢?

    【实地学习】同学们来到气象馆,了解了杯式风速仪的工作原理。如图甲所示,质量较小的风杯可在360°任意方向的风力带动下绕轴转动,转动时传感器将风速转换成输出电流信号,再经系统处理后显示出风速值。在测量范围内电流随风速增大而均匀增大。

                                                                                                                                             

    杯式风速仪工作参数

    量程

    0.4~50m/s

    输出电流信号范围

    4~20mA

    启动风速

    0.4m/s

    电功率

    ≤0.48W

    【设计制作】受到杯式风速仪工作原理的启发,同学们设计并制作了简易风速仪,其原理如图乙所示。

    电源为恒流源,能始终提供大小恒定的电流,电流表量程为0~0.6A,R0为10Ω的定值电阻, R1为压力传感器,无风时R1受到的压力为零,有风时迎风板受到的压力能大小不变地传递给R1 , R1的阻值随压力F大小变化的关系如图丙所示。读出电表示数,即可知此时的风速。

      

    同学们通过查阅资料,知道了风压是指单位面积上垂直于气流方向的平面上所受风的压力,风压与风速的关系如下表。

                                                                                                                                                          

    风速v/(m·s-1

    2

    4

    6

    10

    12

    16

    24

    风压P/Pa

    2.5

    10

    22.5

    62.5

    90

    160

    360

    【进行实验】迎风板是一块面积为0.15m2的轻质薄板,测量时风始终垂直吹在迎风板上,记录电表示数,发现风速增大,电流表示数随着增大。

    【交流评价】同学们从实验制作、实验效果等方面进行交流评价。

    1. (1) 关于文中杯式风速仪,下列说法不正确的是____
      A . 风吹动风杯说明风具有能量 B . 转轴中使用轴承可减小摩擦 C . 风杯用密度小的材料制成 D . 能在60m/s风速下正常工作
    2. (2) 杯式风速仪正常工作20min,最多消耗J的电能;某次杯式风速仪显示风速为31.4m/s,则输出的电流信号为mA。
    3. (3) 实验中,读出简易风速仪中电流表示数为0.4A,电压表示数为8V。

      ①R1=Ω,所测的风速v=m/s;

      ②恒流源提供A的恒定电流;

      ③若用此简易风速仪测量16m/s的风速,则迎风板的面积至少需要(选填“增大”或“减小”)m2

    4. (4) 对比文中杯式风速仪,简易风速仪存在的不足之处有:(写出一点即可)。

微信扫码预览、分享更方便