Question

【題目】小明設計了如圖所示的實驗裝置，通過測電流表的示數來探究不同物體在木板上所受摩擦力的大小.將物體放置在水平的長木板上，導電性能良好的彈簧右端與物體及滑動變阻器R1滑片P相連(不計滑片與滑動變阻器線圈間的摩擦；滑動變阻器長18cm，其阻值隨長度均勻變化；彈簧處于原長時，指針正好指在a端.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.R0=5Ω，電源電壓為3V.問：

（1）用F1=10N的力向右拉動長木板，當指針P穩定時，指在變阻器離b端15cm處，此時物體A受到的摩擦力為9N，電流表的示數為0.1A，求變阻器R1的最大電阻.
（2）將物體B放在長木板上，用F2=20N的力向右拉動長木板，當指針P穩定時，指在變阻器離b端13cm處，B物體所受的摩擦力是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：指針P穩定時，指在變阻器離b端15cm處，滑變接入電路的電阻為最大阻值的 ，

電流表的示數為0.1A時電路總電阻： ，

根據串聯電路電阻特點：R1接入電路部分的電阻：

則R1總電阻：

答：變阻器R1的最大電阻是30Ω.

（2）解：第一次物體A受到的摩擦力為9N，即彈簧受到的拉力為9N；

指針P穩定時，指在變阻器離b端15cm處，彈簧伸長了（18-15）=3cm

第二次指針P穩定時，指在變阻器離b端13cm處，彈簧伸長了（18-13）=5cm

根據彈簧的伸長量與受到的拉力成正比得： ，

解得此時的摩擦力： .

答：B物體所受的摩擦力是15N.

【解析】(1)由歐姆定律計算電路的總電阻，由串聯電路電阻特點計算R1接入電路部分的電阻，從而得到其最大值；
(2)根據彈簧的伸長與所受拉力成正比計算第二次的拉力，從而得到摩擦力.
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解二力平衡條件的應用的相關知識，掌握二力平衡的條件是：作用在同一物體上的兩個力大小相等，方向相反，且作用在同一直線上，即合力為零．（一物、二力、等大、反向、同直線），以及對歐姆定律及其應用的理解，了解歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）．