Question

【題目】小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究不同物體在木板上所受摩擦力的大�。畬⑽矬w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(yùn)動(dòng)時(shí)，開始物體隨木板勻速運(yùn)動(dòng)，后物體和木板間發(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，不同質(zhì)量的物體所受的摩擦力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)系如圖乙所示，電流表的量程為“0～0.6A”，電源電壓為3V．問：
（1）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？
（2）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？
（3）當(dāng)不同的物體放置在木板上，電路中電流表的示數(shù)變大時(shí)，物體所受的摩擦力發(fā)生了什么變化？
（4）若電源電壓、定值電阻R0的阻值、摩擦力f 的大小分別用U、R0、f 表示，則換用質(zhì)量不同的物體放置于水平木板上，木板沿箭頭所示的方向勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)與摩擦力f 的數(shù)量關(guān)系可用表達(dá)式表示．當(dāng)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，物體隨木板一起做勻速運(yùn)動(dòng)過程中，電流表示數(shù)的變化是（選填“均勻的”或“不均勻”）．

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖甲知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P指向b端時(shí)，R1的阻值為0，電路中只有R0連入電路中，此時(shí)電路中電流最大，

電流表的量程為0～0.6A，所以為了保護(hù)電流表不致?lián)p壞電路中最大電流為0.6A，

由歐姆定律可得，R0的阻值：

R0= = =5Ω；

答：為了保護(hù)電流表不致?lián)p壞，電阻R0的阻值至少為5Ω；

（2）解：R0與R1串聯(lián)，電流表測電路中電流，

電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，由歐姆定律可得電路的總電阻：

R= = =15Ω

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；

答：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5N；

（3）變大
（4）I= ；不均勻
【解析】解：（3）由電路圖，根據(jù)歐姆定律知當(dāng)電路中電流表的示數(shù)變大時(shí)電路的總電阻減小，R1的阻值變小，由圖象可知物體所受的摩擦力變大了；（4）由圖象知，f與R1的圖象是一條直線，即兩者是一次函數(shù)關(guān)系，設(shè)f=aR1+b， 當(dāng)R1=0時(shí)，f=10N，即有：10N=a×0+b，解得b=10N，當(dāng)R1=10Ω時(shí)，f=0N，即有：0N=a×10Ω+10N，解得a=﹣1N/Ω，所以f與R1的關(guān)系式為：f=﹣1N/ΩR1+10N，
所以R1=（10N﹣f）Ω/N由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律表示出電流表示數(shù)為：I= = ；由此表達(dá)式可知，電流表示數(shù)的變化是不均勻的．答：（3）變大；（4）I= ；不均勻．
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的歐姆定律及其應(yīng)用，需要了解歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個(gè)電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí)，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時(shí)，電阻越大，則通過的電流就越�。�（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時(shí)，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）才能得出正確答案．