Question

14．下列是小明同学在学习物理过程要完成的作业，请你和他一起来完成．

（1）如图甲所示，物体A在斜面上匀速滑下，请画出物体A所受力的示意图．
（2）如图乙所示的杠杆中，已知动力F₁和阻力臂L₂，请你作出动力臂L₁和阻力F₂；
（3）如图丙所示，小明顺着竖直的杆匀速下滑；
①小明再沿绳子匀速下滑，其沿绳下滑受到的摩擦力为f_绳、沿杆下滑受到的摩擦力为f_杆，则f_绳=f_杆（选填“＞”、“=”、“＜”）；
②若小明沿杆匀速向上爬，他受到的摩擦力的方向：竖直向上；
（4）图丁方框中的电路是由10Ω、20Ω、30Ω三个电阻中的两个电阻组成；电源电压为1.2V，电流表示数为0.1A，请画出两个电阻的连接方式．

Answer 1

分析 （1）对物体进行受力分析可知，物体一共受到竖直向下的重力、垂直于接触面的支持力、沿斜面向上的摩擦力的作用．
（2）根据力与力臂的关系进行画图，即过支点作力的作用线的垂线段；过力臂的末端作垂直于力臂的作用力．
（3）对小明进行受力分析，明确其在竖直方向上受到的力，再根据小明的运动状态，判断两个力的大小关系及摩擦力的方向．
（4）先利用欧姆定律求出总电阻，再结合三电阻的大小，利用串并联电路的特点确定连接方式．

解答 解：
（1）物体受到重力G、支持力N、摩擦力f的作用，如图所示．

（2）过支点O作垂直于F₁作用线的垂线段，即动力臂L₁；过L₂的末端作用垂直于杠杆的阻力F₂．如图所示：

（3）小明在沿绳或杆匀速下滑时，受到的是竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力；
由题意可知，小明始终是匀速下滑，处于平衡状态，所以，摩擦力与重力是一对平衡力，大小均与重力相同．因此f_绳=f_杆．
该同学沿杆匀速向上爬，受到的重力与摩擦力仍是平衡力，所以摩擦力方向与重力方向相反，竖直向上．
（4）由欧姆定律可知电路总电阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.1A}$=12Ω，
而三电阻为10Ω、20Ω、30Ω，
任意两个电阻串联不能得出12Ω的电阻，
10Ω和20Ω、10Ω和30Ω的电阻并联后的电阻小于10Ω，
可以利用20Ω和30Ω并联可得：
R_并=$\frac{20Ω×30Ω}{20Ω+30Ω}$=12Ω，如图所示：

故答案为：（1）如图所示；（2）如图所示；（3）=；竖直向上；如图所示．

点评 （1）正确进行受力分析是本题的关键，画图时力的方向是易错点，值得我们注意．
（2）明确力臂的概念，从支点向力的作用线画垂线，即可找出力臂的位置，阻力是阻碍杠杆转动的力，明确了这些基本概念便不难解决．
（3）在此题中，明确重力与摩擦力是一对平衡力，是判断摩擦力的大小和方向的关键所在．
（4）综合利用了串并联电路的特点和欧姆定律，有难度！