某研究学习小组设计了一种测定强度不大的风力（在实验室用鼓风装置产生）的装置。其原理如图所示。
质量m＝0.6kg的小球用一根长度为10cm的轻质细金属丝OP悬于O点；AB为一根水平放置的材质均匀的电阻丝，已知电阻丝AB＝8cm，且单位长度电阻λ＝2Ω/cm；OP与AB可保持良好接触（看作点接触即OP与AB接触时相交于一点）；R0＝4Ω为一个定值电阻；理想电压表测量范围足够；电源两端电压保持不变。无风时细金属丝OP自然下垂，恰在A点与电阻丝AB接触，悬挂点O与电阻丝A端的距离OA＝6cm，此时电流表示数为0.6A。有风时细金属丝OP将发生偏转，小球稳定时与竖直方向的夹角θ，风力F始终保持方向水平向左。已知偏转角θ与小球所受风力F满足：F＝Gtanθ。
g取10N/kg，细金属丝OP和导线电阻忽略不计，OP形变量远小于其原长即OP始终长为10cm。求：
（1）当风力F＝6N时，电压表示数为多少？
（2）当风力大小F超过多少时，此装置将失去测定作用？
（3）请给出风力大小F与电压表示数U之间满足的关系式？（F单位取N，I单位取A）
解析：
（1）无风时，金属丝OP自然下垂，电阻丝的总电阻RAB与R0串联，电流表测电路中的电流，
此时电阻丝的电阻：
RAB＝2Ω/cm×8cm＝16Ω，
因串联电路中的总电阻等于各分电阻之和，
所以，电源的电压：
U电源＝I（R0+RAB）
＝0.6A×（4Ω+16Ω）
＝12V；
当F＝6N时，根据F＝Gtanθ可知，
，故
θ＝45°
则右侧的三角形AOC为等腰直角三角形，AB接入电路的长度为
8cm﹣6cm＝2cm
RAB1＝2Ω/cm×2cm＝4Ω，
根据欧姆定律可得电路电流
则电压表的示数为：
U01＝I1R0＝1.5A×4Ω
＝6V；
（2）当电阻丝接入电路中的电阻为零时，此装置将失去测定作用。故
（3）由F＝Gtanθ＝mgtanθ＝0.6kg×10N/kgtanθ可得
，即
右侧的直角三角形AOC中
，所以AC＝Fcm，
则接入电路的电阻
RBC＝2Ω/cm×（8cm﹣F），
根据欧姆定律可得电路电流为
电压表示数
，化简整理得
故
（1）当风力F＝6N时，电压表示数为6V；
（2）当风力大小F超过8N时，此装置将失去测定作用；
（3）请给出风力大小F与电压表示数U之间满足的关系式为
。
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