Question

小明設(shè)計了如圖所示的實驗裝置來探究不同物體在木板上所受摩擦力的大小。將物體放置在水平的長木板上，物體與木板表面粗糙程度不變，導(dǎo)電性能良好的彈簧其右端與物體及滑動變阻器R₁滑片P相連（不計滑片與滑動變阻器線圈間的摩擦；滑動變阻器的阻值隨長度均勻變化；探究過程中，滑片P始終在a、b間），彈簧的左端固定在墻壁上。當(dāng)木板沿箭頭所示的方向勻速運動時，物體和木板間發(fā)生相對滑動，物體處于平衡狀態(tài)時，電流表的示數(shù)穩(wěn)定不變，物體和木板間的摩擦力也不變。換用質(zhì)量不同的物體，重復(fù)上述實驗，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)隨所放置物體的質(zhì)量的變化而變化，不同物體所受的摩擦力f不同，滑動變阻器R₁的阻值也不同。若物體所受摩擦力f與滑動變阻器R₁的阻值的關(guān)系如圖所示，電流表的量程為“0～0.6A”，電源電壓為3V。

   

⑴當(dāng)滑動變阻器的滑片P指向b端時，為了保護(hù)電流表不致?lián)p壞，電阻R₀的阻值至少為多大？

⑵若電阻R₀的阻值為10Ω，某一物體在木板上處于平衡狀態(tài)時，電流表的示數(shù)為0.2A，該物體所受的摩擦力是多少？

⑶當(dāng)電路中電流表的示數(shù)變大時，不同的物體所受的摩擦力怎樣變化？

 

Answer 1

【答案】

⑴5Ω⑵5N⑶變大

【解析】

試題分析：要保護(hù)電流表，則應(yīng)讓電路中電流不超過電流表的最大量程，當(dāng)滑動變阻器接入電阻為0時電流最大，則由歐姆定律可求得R₀的最小值；由歐姆定律可求總電阻，再由串聯(lián)電路的電阻規(guī)律可求得R₁的阻值，由圖2可得出物體受到的摩擦力；由歐姆定律可知當(dāng)電流表示數(shù)變大時，R₁的接入電阻的變化，則由圖2可知電阻的變化．：（1）當(dāng)滑動變阻器滑片P指向b端時，R₁的阻值為0

此時R₀的阻值最小值：；

（2）由歐姆定律可得電路的總電阻：

此時R₁的接入電阻為：R₁′=R-R₀′=15Ω-10Ω=5Ω

根據(jù)圖象可知，物體所受的摩擦力f=5N；

（3）當(dāng)電路中電流表的示數(shù)變大時，R₁的阻值變小，由圖象可知物體所受的摩擦力變大了；

考點：本題考查歐姆定律的應(yīng)用、滑動變阻器的使用、電阻的串聯(lián)

點評：解決問題的關(guān)鍵是對歐姆定律的應(yīng)用及圖象的分析能力；本題有多種解法，可以嘗試多種解法解答本題．