小明设计了如下图所示的实验装置来探究不同物体在木板上所受摩擦-优题课

小明设计了如下图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的阻值的关系如右图所示，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？

R₀

科目物理题型计算题难度较难

现有一个粗细均匀的金属圆环，它是由一段铜丝和一段同种材料制成的电阻丝连接而成的。为了研究它的导电性，小科把它接入到如图甲所示的电路中。实验时，小科先将触点 $M$ 与圆环上的 $A$ 点连接，再移动滑动变阻器 $R_{1}$ 的滑片 $P$ 至最右端后，闭合开关 $S$ ，将触点 $N$ 从 $A$ 开始沿逆时针方向滑动一周，在触点 $N$ 滑动的过程中，触点 $M$ 、 $N$ 之间的电阻等效于一个变化的电阻，记为 $R_{MN}$ ．设滑过弧 $MN$ 的长为 $x$ ，电流表示数 $I$ 与 $x$ 之间的关系如图乙所示。已知电源电压恒为 $4.5 V$ ，铜丝的阻值不计，触点接触良好。粗细均匀、同种材料制成的电阻丝阻值与其长度成正比。

（1）由图乙可知，该金属圆环中铜丝的长度是　　 $cm$ 。

（2）在触点 $N$ 滑动过程中， $R_{MN}$ 的最大值是多少？

（3）每 $1 cm$ 电阻丝的阻值是　　 $Ω$ ．（提示：图甲中 $M$ 、 $N$ 之间的电阻等效于 $M$ 、 $N$ 之间两段弧形金属丝并联后的总电阻）

（4）如图丙所示，把 $M$ 、 $N$ 接到圆环其中一条直径的两端，将滑片 $P$ 移到最左端后闭合开关 $S$ ，通电 $1 \min$ ，电路消耗的电能为 $W$ ．求 $W$ 的最大值。（计算过程中不需要说明取最大值的理由）

十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门 $A$ 、关闭阀门 $B$ ，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门 $A$ 、打开阀门 $B$ ，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。

（1）蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是　　。

（2）蒸汽机活塞上行过程与汽油机的　　冲程相似。

（3）蒸汽机工作时，汽缸内部压强为 $1.1 \times 10^{6}$ 帕，若活塞面积为0.1米 $^{2}$ ，则活塞受到蒸气的压力是多少？

（4）蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少？

方方用图甲所示电路研究电功率和电流的关系，绘制了定值电阻 $R_{0}$ 、滑动变阻器 $R$ 的功率与电流的关系图，如图乙。

（1）实线表示的是　　（选填“ $R$ ”或“ $R_{0}$ ” $)$ 的功率与电流的关系。

（2）求 $R_{0}$ 的阻值。（写出计算过程）

（3）当电流表示数为0.5安时，求 $R$ 消耗的功率。（写出计算过程）

如图甲、乙所示，水平桌面上有两个高为 $30 cm$ 的柱形容器，现将两个完全相同的圆柱形金属块（重 $120 N$ 、高 $20 cm$ 、底面积 $100 c m^{2})$ 分别置于柱形容器底部。其中，乙图的金属块与容器底部之间用少量蜡密封（不计蜡的质量）。取 $g = 10 N / kg$ 。

（1）计算甲图中金属块对容器底部的压强。

（2）乙图中，向容器内加水至液面高度为 $10 cm$ ，求金属块对容器底部的压力。（取大气压强 $p_{0} = 1.0 \times 10^{5} Pa)$

（3）若向甲图中容器内加水，画出从开始加水至容器装满水的过程中金属块对容器底部压力 $F$ 随容器中液面高度 $h$ 变化的图像（需标注相应的数据）。

科技改变生活，当今社会已步入汽车和微信时代。

（1）一辆质量为1500千克的某品牌汽车，静止在水平路面时，轮胎与地面接触的总面积为0.02米 $^{2}$ ，此时该汽车对路面的压强为　　帕。

（2）若小柯在平直公路上以72千米 $/$ 小时的速度边看微信边匀速行车，当发现前方路面50米处有障碍物时，小柯在　　系统的调节下立即采取相应的刹车措施。据相关部门测定，司机正常反应时间约0.6秒，而边看微信边开车，反应时间会变为正常反应时间的3倍。该车以不同速度行驶时制动距离见下表。请结合表中数据及图甲，计算车子若按原运动方向行驶能否在撞上障碍物前停下。

速度（千米 $/$ 时）	制动距离（米 $)$
40	8
60	20
72	28

注：反应时间：司机从发现情况到操纵制动器所需要的时间；

反应距离：汽车在司机的反应时间里以原来速度行驶所通过的距离；

制动距离：当司机制动刹车后，汽车还会继续滑行的距离。

（3）人的反应时间的长短可通过图乙所示的方法进行比较：当竖直下落的直尺被捏住位置的刻度值越小（越靠近尺的下端），则说明反应时间　　。为了利用直尺定量测出人的反应时间，可在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线及对应刻度值，且每格代表的时间相等，则每格的长度是　　的（选填“相等”或“不相等” $)$ 。（不计空气阻力）