Question

如图甲所示，电源电压U＝6 V，S为单刀双掷开关，小灯泡L的电阻为R_L＝10 Ω，忽略温度对灯丝电阻的影响，R为某种压敏电阻，其阻值R与压力F成反比，如图乙所示，R的正上方装有一电磁铁P，其线圈电阻不计。

(1)在R上水平放置重量为10 N的铁制品，开关接a，小灯泡两端的电压为多少V？（保留一位小数）

(2)当开关接a时，当压敏电阻的功率达到最大时，放置铁制品的质量是多少？（g取10 N/kg）

(3)在R上水平放置重量为50 N的铁制品，开关接b，电压表稳定后的示数为5 V，则此时压敏电阻的阻值为多少Ω？电磁铁P对铁制品的吸引力为多少N?

Answer

(1) 4.3 V；(2) 0.4 kg；(3) 2 Ω；30 N

【解析】

(1)由图乙知F＝10 N时，R＝4 Ω

则此时电路中的电阻R总＝R＋RL＝4 Ω＋10 Ω＝14 Ω

由串联电路电流规律知＝

则UL＝U＝×6 V≈4.3 V

(2)当压敏电阻阻值等于灯泡电阻时，压敏电阻的功率最大，即R′＝RL＝10 Ω

由图乙知，此时F＝N＝4 N

则铁制品质量m＝＝＝＝0.4 kg

(3)开关接b时，电路中电流I＝＝＝0.5 A

压敏电阻的阻值R″＝＝＝2 Ω

由图乙知，此时的压力F′＝20 N

那么电磁铁对铁制品的吸引力

F吸＝G铁－F′＝50 N－20 N＝30 N