如图甲所示，电源电压U=6V，S为双掷开关，保护电阻的阻值R0=20Ω，R为压敏电阻，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．（g取10N/kg）（1

Question

如图甲所示，电源电压U=6V，S为双掷开关，保护电阻的阻值R₀=20Ω，R为压敏电阻，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．（g取10N/kg）

（1）在R上水平放置质量为1kg的铁制品，开关S接a，电压表的示数多大？
（2）在R上水平放置质量为4kg的铁制品，开关接b，电压表稳定后的示数为5V，则此时压敏电阻的阻值为多少？电磁铁P对铁制品的吸引力为多少？

Answer 1

（1）由甲电路图可知，开关接a时，R₀与R串联，电压表测R₀两端的电压，电磁铁无磁性，
在R上水平放置质量为1kg的铁制品时，因为水平面上物体的压力和自身的重力相等，
所以R上受到的压力：F=G=mg=1kg×10N/kg=10N，
由图乙可知，当F=10N时，电阻R=10Ω，
串联电路中各处的电流相等，所以通过R₀的电流即电路中电流：
I=(U)/(R0+R)=(6V)/(20Ω+10Ω)=0.2A，
R₀两端的电压：
U₀=IR₀=0.2A×20Ω=4V；
（2）由甲电路图可知，开关接b时，R₀与R串联，电压表测R₀两端的电压，电磁铁有磁性，
此时电路中的电流：
I′=(U0′)/(R0)=(5V)/(20Ω)=0.25A，
串联电路中总电压等于各分电压之和，所以压敏电阻两端的电压：
U_R′=U-U₀′=6V-5V=1V，
则此时压敏电阻的阻值：
R′=(UR′)/(I′)=(1V)/(0.25A)=4Ω，
由图象知，F与R成反比，所以有：F•R=F′•R′，F′=(F•R)/(R′)=(10N×10Ω)/(4Ω)=25N，
4kg铁制品的重力：G′=m′g=4kg×10N/kg=40N，
电磁铁P对铁制品的吸引力：
F_吸=G′-F_支=40N-25N=15N．
答：（1）在R上水平放置质量为1kg的铁制品，开关S接a，电压表的示数4V；
（2）在R上水平放置质量为4kg的铁制品，开关接b，电压表稳定后的示数为5V，则此时压敏电阻的阻值为4Ω，电磁铁P对铁制品的吸引力为15N．