Question

4．如圖甲所示，電源電壓U=6V，S為單刀雙擲開關(guān)，小燈泡L的電阻R_L=10Ω，R為某種壓敏電阻，其阻值R與壓力F成反比關(guān)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(jì)．
（1）在R上水平放置質(zhì)量為1kg的鐵制品，開關(guān)接a，通過小燈泡的電流為多大？小燈泡兩端的電壓為多少伏？
（2）在R上水平放置質(zhì)量為2kg的鐵制品，開關(guān)接b，電壓表穩(wěn)定后的示數(shù)為4V，則此時(shí)壓敏電阻的阻值為多少歐？電磁鐵P對鐵制品的吸引力為多少牛？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)G=mg計(jì)算出鐵制品的重力，可得對壓敏電阻的壓力，由圖乙確定此時(shí)R的阻值，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電路中的電流值；
由U=IR計(jì)算出燈泡兩端的電壓；
（2）根據(jù)電壓表的示數(shù)計(jì)算出電路中的電流值和R兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律得出壓敏電阻的阻值；
對照乙圖得出此時(shí)鐵制品對壓敏電阻的壓力，根據(jù)平衡力的知識可計(jì)算出P對鐵制品的吸引力．

解答 解：
（1）鐵制品的重力G=mg=1kg×10N/kg=10N；
由圖乙知，當(dāng)F=10N時(shí)，電阻R=6Ω，則電路中電流I=$\frac{U}{{R}_{總}}$=$\frac{6V}{10Ω+6Ω}$=0.375A；
由I=$\frac{U}{R}$得，燈泡兩端的電壓U_L=IR_L=0.375A×10Ω=3.75V；
（2）2kg鐵制品的重力G′=m′g=2kg×10N/kg=20N；
此時(shí)電路中的電流I′=$\frac{U′}{{R}_{L}}$=$\frac{4V}{10Ω}$=0.4A；
電阻R兩端的電壓U′=6V-4V=2V；
則R的阻值為R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω，
由圖象知，F(xiàn)R=60N•Ω，則當(dāng)R=5Ω時(shí)，F(xiàn)=$\frac{60N•Ω}{5Ω}$=12N；
所以吸引力F′=20N-12N=8N．
答：（1）通過小燈泡的電流為0.375A；小燈泡兩端的電壓為3.75V；
（2）此時(shí)壓敏電阻的阻值為5Ω；電磁鐵P對鐵制品的吸引力為8N．

點(diǎn)評 本題是有關(guān)歐姆定律的題目，解決此題的關(guān)鍵是通過圖象乙，從中確定壓力與電阻的關(guān)系．