Question

小明設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)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(zhǎng)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(dòng)變阻器R₁滑片P相連（不計(jì)滑片與滑動(dòng)變阻器線圈間的摩擦；滑動(dòng)變阻器的阻值隨長(zhǎng)度均勻變化；探究過(guò)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(yùn)動(dòng)時(shí)，物體和木板間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，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(shí)驗(yàn)，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(dòng)變阻器R₁的阻值也不同。若物體所受摩擦力f與滑動(dòng)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(dòng)變阻器的滑片P指向b端時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(guò)電流表的最大量程，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電阻為0時(shí)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(shí)，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(dòng)變阻器滑片P指向b端時(shí)，R₁的阻值為0

此時(shí)R₀的阻值最小值：；

（2）由歐姆定律可得電路的總電阻：

此時(shí)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(shí)，R₁的阻值變小，由圖象可知物體所受的摩擦力變大了；

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

點(diǎn)評(píng)：解決問(wèn)題的關(guān)鍵是對(duì)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．