Question

小明设计了如图15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16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？

 

Answer 1

（1）当滑动变阻器滑片P指向b端时，R₁的阻值为0

R₀=·········································································· （2分）

（2）R=········································································· （1分）

       R₁′=R－R₀′=15Ω－10Ω=5Ω·························································· （2分）

     根据图象可知，物体所受的摩擦力f=5N············································· （1分）

（3）当电路中电流表的示数变大时，R₁的阻值变小（1分），由图象可知物体所受的摩擦力变大了（1分）。

（本大题各小题只提供了一种解题方法，若有其它解法，只要过程合理，运用公式得当，数字、单位、结果正确，均参照参考答案的评分标准给分；若学生计算过程中没写公式、运算过程或运算结果不正确的酌情给分）