综合实践活动中,小乐决定制作可显示风力等级的简易风速仪,其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆上,滑杆上的摩擦力忽略不计,弹簧左端固定,右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2m
2 , 均匀电阻丝长为50cm,阻值为25Ω,电源电压U恒为15V,R
0为保护电阻,电压表量程0~15V。弹簧弹力F的大小与弹簧长度改变量x成正比,如图乙所示。无风时,滑片P在电阻丝最右端,有风时,滑块移动,稳定后读出电压表示数,计算并查阅如表数据可知风速及风级。
风级 | 一级 | 二级 | 三级 | 四级 | 五级 | 六级 | 七级 | 八级 |
风速v(m/s) | 0.3~1.5 | 1.6~3.3 | 3.4~5.4 | 5.5~7.9 | 8.0~10.7 | 10.8~13.8 | 13.9~17.1 | 17.2~20.7 |
风压p(Pa) | 0.056~0.14 | 0.16~6.8 | 7.2~18.2 | 18.9~39 | 40~71.6 | 72.9~119 | 120~183 | 184~268 |