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    9．小华设计了如图1所示的实验装置来探究不同物体在木板上所受摩擦力的大小．

    将物体放置在水平的长木板上，物体与木板表面的粗糙程度不变，导电性能良好的弹簧其右端与物体及滑动变阻器R1的滑片P相连（不计滑片与滑动变阻器线圈间的摩擦；滑动变阻器的阻值随长度均匀变化；探究过程中，滑片P始终在a、b间），弹簧的左端固定在墙壁上．当木板沿箭头所示的方向匀速运动时，物体和木板间发生相对滑动，物体处于平衡状态时，电流表的示数稳定不变，物体和木板间的摩擦力也不变．换用质量不同的物体，重复上述实验，发现电流表的示数随所放置物体的质量的变化而变化，不同物体所受的摩擦力f不同，滑动变阻器R1的阻值也不同．若物体所受摩擦力f与滑动变阻器R1的阻值的关系如图2所示，电流表的量程为“0～0.6A”，电源电压为3V．问：
    （1）当滑动变阻器的滑片P指向b端时，为了保护电流表不致损坏，电阻R0的阻值至少为多大？
    （2）若电阻R0的阻值为10Ω，某一物体在木板上处于平衡状态时，电流表的示数为0.2A，该物体所受的摩擦力是多少？
    （3）当电路中电流表的示数变大时，不同的物体所受的摩擦力发生了什么变化？

    分析 （1）当滑动变阻器的滑片P指向b端时，R1接入电路中的电阻为0，电路为R0的简单电路，电流表测电路中的电流，当电流表的示数最大时R0的阻值最小，根据欧姆定律求出R0的最小阻值；
    （2）电阻R0的阻值为10Ω，根据欧姆定律求出电流表的示数为0.2A时电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R1的阻值，根据图象读出该物体所受的摩擦力；
    （3）根据欧姆定律可知当电路中电流表的示数变大时电路中总电阻的变化，根据电阻的串联可知R1阻值的变化，然后根据图象可知不同的物体所受的摩擦力变化．

    解答 解：（1）当滑动变阻器的滑片P指向b端时，电路为R0的简单电路，电流表测电路中的电流，
    当电流表的示数最大I大=0.6A时，R0的阻值最小，
    由I=$\frac{U}{R}$可得，R0的最小阻值：
    R0=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω；
    （2）电流表的示数为0.2A时，电路中的总电阻：
    R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.2A}$=15Ω，
    因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，且R0′=10Ω，
    所以，R1的阻值：
    R1=R-R0′=15Ω-10Ω=5Ω，
    由图象可知，该物体所受的摩擦力f=5N；
    （3）当电路中电流表的示数变大时，
    由R=$\frac{U}{I}$可知，电路中的总电阻变小，
    因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
    所以，R1的阻值变小，
    由图象可知，不同的物体所受的摩擦力变大．
    答：（1）电阻R0的阻值至少为5Ω；
    （2）电流表的示数为0.2A，该物体所受的摩擦力是5N；
    （3）当电路中电流表的示数变大时，R1的阻值变小，由图象可知物体所受的摩擦力变大了．

    点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用以及电路的动态分析，从图象中获取有用的信息是关键．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
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