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RL=6Ω，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

Question

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=6Ω，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3kg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

（1）由甲电路图可知，开关接a时，L与R串联，电压表测L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=6Ω，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，通过小灯泡的电流即电路中电流：
I=(U)/(RL+R)=(6V)/(6Ω+6Ω)=0.5A，
小灯泡两端的电压：U_L=IR_L=0.5A×6Ω=3V；
（2）由甲电路图可知，开关接b时，L与R串联，电压表测L两端的电压，电磁铁有磁性，
此时电路中的电流：I′=(UL′)/(RL)=(4V)/(6Ω)=(2)/(3)A，
因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-U_L′=6V-4V=2V，
则压敏电阻的阻值：R′=(UR′)/(I′)=(2V)/((2)/(3)A)=3Ω，
由图象知，当R′=3Ω时，压力F′=20N，根据相互作用力知识可得F_支=F′=20N，
3kg铁制品的重力：G′=m′g=3kg×10N/kg=30N，
电磁铁P对铁制品的吸引力：F′=G′-F_支=30N-20N=10N．
答：（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0.5A，小灯泡两端的电压为3V；
（2）在R上水平放置质量为3kg的铁制品，开关接b，此时压敏电阻的阻值为3Ω，电磁铁P对铁制品的吸引力为10N．