Question

【題目】如圖甲所示，電源電壓U=16V，S為單刀雙擲開關，小燈泡L的電阻RL=10Ω，且保持不變，R為某種壓敏電阻，其阻值R與壓力F成反比關系，（如圖乙所示），R的正上方裝有一電磁鐵P，其線圈電阻不計，g取10N/kg．

（1）在R上水平放置質量為1kg的鐵制品，開關接a，通過小燈泡的電流為多少？小燈泡兩端的電壓為多少？

（2）在R上水平放置質量為3kg的鐵制品，開關接b，電壓表穩定后的示數為12V，此時壓敏電阻的阻值為多大？電磁鐵對鐵制品的吸引力為多大？

Answer 1

【答案】（1）在R上水平放置質量為1kg的鐵制品，開關接a，通過小燈泡的電流為1A，小燈泡兩端的電壓為10V；

（2）在R上水平放置質量為3kg的鐵制品，開關接b，電壓表穩定后的示數為12V，此時壓敏電阻的阻值為，電磁鐵對鐵制品的吸引力為12N．

【解析】

試題分析：（1）由甲電路圖可知，開關接a時，L與R串聯，電壓表測L兩端的電壓，電磁鐵無磁性，在R上水平放置質量為1kg的鐵制品時，因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，所以，R上受到的壓力：F=G=mg=1kg×10N/kg=10N，由圖乙可知，當F=10N時，電阻R=6Ω，因串聯電路中各處的電流相等，所以，通過小燈泡的電流即電路中電流：，小燈泡兩端的電壓：UL=IRL=1A×10Ω=10V；

（2）由甲電路圖可知，開關接b時，L與R串聯，電壓表測L兩端的電壓，電磁鐵有磁性，此時電路中的電流：，因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，壓敏電阻兩端的電壓：

UR′=U-UL′=16V-12V=4V，則壓敏電阻的阻值：，由圖象知，FR=60NΩ，則當時，，3kg鐵制品的重力：G′=m′g=3kg×10N/kg=30N，電磁鐵P對鐵制品的吸引力：F′=G′-F支=30N-18N=12N．

答：（1）在R上水平放置質量為1kg的鐵制品，開關接a，通過小燈泡的電流為1A，小燈泡兩端的電壓為10V；

（2）在R上水平放置質量為3kg的鐵制品，開關接b，電壓表穩定后的示數為12V，此時壓敏電阻的阻值為，電磁鐵對鐵制品的吸引力為12N．