Question

【題目】磁力鎖主要由電磁鐵和銜鐵組成。某小組用圖（a）所示的裝置研究電磁鐵線圈的工作電壓與銜鐵所受磁力的關系，彈性梁一端連接有銜鐵，在外力作用下可以上下運動，另一端固定于墻壁，電磁鐵位于銜鐵正下方， V1為理想電壓表。

（1）為增加電磁鐵產生的磁感應強度，變阻器的滑片P應向______端（填“c”或“d”）。

（2）已知電磁鐵線圈的直流電阻為30Ω，滑動變阻器的最大電阻為170Ω，電源E的電動勢為12.0V，滑動變阻器能提供的最大分壓為11.9V，則E的內阻是________Ω（保留2位有效數字）．

（3）同學們將金屬應變片R1粘貼在彈性梁的上表面，將R1和定值電阻R2連接成圖（b）所示電路。線圈通電吸引銜鐵下移時，應變片變長，R1的阻值將_______，電壓表V2的讀數將________．（選填“增大”、“減小”或“不變”）

（4）在線圈通電吸合銜鐵后，用外力F使電磁鐵和銜鐵剛好分開，測得F與線圈兩端電壓U的關系如圖（c）．若要求該鎖能抵抗1200N的外力，則工作電壓至少為 _______V．

Answer 1

【答案】（1）c （2）0.21Ω （3）增大； 增大； （4）6V

【解析】

（1）為增加電磁鐵產生的磁感應強度，必須要增加線圈的電流，加大線圈兩端的電壓，從而判斷變阻器的滑片P應向何方移動。（2）當滑動變阻器的滑片P滑到c端時，線圈上的分壓最大，根據電路的結構結合閉合電路的歐姆定律求解電源的內阻；（3）分析動態電路，判斷電壓表讀數變化；（4）根據F-U圖像分析工作電壓.

（1）為增加電磁鐵產生的磁感應強度，必須要增加線圈的電流，加大線圈兩端的電壓，則變阻器的滑片P應向c端移動。

（2）當滑動變阻器的滑片P滑到c端時，線圈上的分壓最大，此時外電路總電阻為：，電源的電流為，電源的內阻：

（3）根據電阻定律，應變片變長，則截面積變小，R1的阻值將變大，總電阻變大，總電流減小，則電源內阻和定值電阻R2上的電壓減小，則電壓表V2的讀數將增大；

（4）由F-U圖像可知，當F=1200N時，U=6V；即若要求該鎖能抵抗1200N的外力，則工作電壓至少為6V．