Question

【題目】如圖甲所示，電源電壓U＝6 V，S為單刀雙擲開關(guān)，小燈泡L的電阻為RL＝10 Ω，忽略溫度對燈絲電阻的影響，R為某種壓敏電阻，其阻值R與壓力F成反比，如圖乙所示，R的正上方裝有一電磁鐵P，其線圈電阻不計。

(1)在R上水平放置重量為10 N的鐵制品，開關(guān)接a，小燈泡兩端的電壓為多少V？（保留一位小數(shù)）

(2)當(dāng)開關(guān)接a時，當(dāng)壓敏電阻的功率達(dá)到最大時，放置鐵制品的質(zhì)量是多少？（g取10 N/kg）

(3)在R上水平放置重量為50 N的鐵制品，開關(guān)接b，電壓表穩(wěn)定后的示數(shù)為5 V，則此時壓敏電阻的阻值為多少Ω？電磁鐵P對鐵制品的吸引力為多少N?

Answer 1

【答案】(1) 4.3 V；(2) 0.4 kg；(3) 2 Ω；30 N

【解析】

(1)由圖乙知F＝10 N時，R＝4 Ω

則此時電路中的電阻R總＝R＋RL＝4 Ω＋10 Ω＝14 Ω

由串聯(lián)電路電流規(guī)律知＝

則UL＝U＝×6 V≈4.3 V

(2)當(dāng)壓敏電阻阻值等于燈泡電阻時，壓敏電阻的功率最大，即R′＝RL＝10 Ω

由圖乙知，此時F＝N＝4 N

則鐵制品質(zhì)量m＝＝＝＝0.4 kg

(3)開關(guān)接b時，電路中電流I＝＝＝0.5 A

壓敏電阻的阻值R″＝＝＝2 Ω

由圖乙知，此時的壓力F′＝20 N

那么電磁鐵對鐵制品的吸引力

F吸＝G鐵－F′＝50 N－20 N＝30 N