Question

4．如图甲所示，电源电压U=6V，S为单刀双掷开关，小灯泡L的电阻R_L=10Ω，R为某种压敏电阻，其阻值R与压力F成反比关系，（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上水平放置质量为1kg的铁制品，开关接a，通过小灯泡的电流为多大？小灯泡两端的电压为多少伏？
（2）在R上水平放置质量为2kg的铁制品，开关接b，电压表稳定后的示数为4V，则此时压敏电阻的阻值为多少欧？电磁铁P对铁制品的吸引力为多少牛？

Answer 1

分析 （1）根据G=mg计算出铁制品的重力，可得对压敏电阻的压力，由图乙确定此时R的阻值，根据欧姆定律计算出电路中的电流值；
由U=IR计算出灯泡两端的电压；
（2）根据电压表的示数计算出电路中的电流值和R两端的电压，根据欧姆定律得出压敏电阻的阻值；
对照乙图得出此时铁制品对压敏电阻的压力，根据平衡力的知识可计算出P对铁制品的吸引力．

解答 解：
（1）铁制品的重力G=mg=1kg×10N/kg=10N；
由图乙知，当F=10N时，电阻R=6Ω，则电路中电流I=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{6V}{10Ω+6Ω}$=0.375A；
由I=$\frac{U}{R}$得，灯泡两端的电压U_L=IR_L=0.375A×10Ω=3.75V；
（2）2kg铁制品的重力G′=m′g=2kg×10N/kg=20N；
此时电路中的电流I′=$\frac{U′}{{R}_{L}}$=$\frac{4V}{10Ω}$=0.4A；
电阻R两端的电压U′=6V-4V=2V；
则R的阻值为R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω，
由图象知，FR=60N•Ω，则当R=5Ω时，F=$\frac{60N•Ω}{5Ω}$=12N；
所以吸引力F′=20N-12N=8N．
答：（1）通过小灯泡的电流为0.375A；小灯泡两端的电压为3.75V；
（2）此时压敏电阻的阻值为5Ω；电磁铁P对铁制品的吸引力为8N．

点评 本题是有关欧姆定律的题目，解决此题的关键是通过图象乙，从中确定压力与电阻的关系．