物理中考试题

Question

小明设计了如图甲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划片P相连（不计划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，物体和木板之间的摩擦力也不变。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。若物体所受摩擦阻力f与滑动变阻器R1的阻值的关系如图乙所示，电流表的量程为“0~0.6A”，电源电压为3V。问：
（1）当滑动变阻器的划片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)R0最小，则电流表示数最大即A=0.6A。R0=U/V=3V/0.6A=50Ω
（2）∵R0=10，I总=IR0=I变=0.2A，∴UR0=I×R0=10×0.2A=2V.∵U总=UR0+U变=3V ∴U变=3V-2V=1V ∴ R变=U/I=1V/0.2A=5Ω 有图像可知当滑动变阻器阻值为5欧姆时，拉力F=4N 所以该物体所受摩擦力为4N
（3）当电流表示数变大时，UR0越大，则U变越小，I也越大，因此R变越小，根据图像可知R变越小，则拉力越小，即该物体所摩擦力越小