Question

【題目】如圖甲所示，電源電壓U＝12V，小燈泡L標有“9V8.1W”字樣，R為某種壓敏電阻其阻值R與受到的壓力F成反比，（如圖乙所示），R的正上方放有一鐵制品A，A的正上方固定一電磁鐵B，其線圈電阻不計。燈絲電阻恒定不變，g取10N/kg

（1）當開關S接b時，電磁鐵B的下端為其磁場的_____極。當開關S接a，A的質量增大時，小燈泡的亮度_____

（2）當鐵制品A的質量為2kg，開關S接b時，電壓表的示數為8V，則此時壓敏電阻的阻值為多少歐_______？電磁鐵B對鐵制品A的吸引力為多少牛________？

Answer 1

【答案】S 變亮 5Ω 8N

【解析】

（1）當開關S接b點時，根據安培定則知電磁鐵B的下端為其磁場的S極；

由甲電路圖可知，開關接a時，L與R串聯，鐵制品對R的壓力大小等于其重力，當A的質量增大時，重力增大，對壓敏電阻的壓力增大，根據圖乙可知，壓敏電阻的阻值減小，根據可知，小燈泡的電流增大，由P＝I2R可知燈泡實際功率變大，燈的亮度變亮；

（2）開關接b時，L、R和電磁鐵串聯，電壓表測量燈泡兩端的電壓；

當2kg的鐵制品放在R上，開關接b時，電壓表的示數為8V，

鐵制品的重力：G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N，

此時壓敏電阻兩端的電壓：U′＝U﹣UL′＝12V﹣8V＝4V，

燈泡的電阻：，

通過小燈泡的電流為：，

串聯電路中各處的電流相等，通過壓敏電阻的電流等于通過小燈泡的電流，

則此時壓敏電阻的阻值：，

由圖象乙知，R與壓力F成反比，且FR＝60NΩ，

則當R′＝5Ω時，R受到的壓力，

根據力的作用相互性可知R對鐵制品的支持力F支=F=12N，

由力的平衡條件可得，電磁鐵P對鐵制品的吸引力：F吸＝G﹣F支＝20N﹣12N＝8N。