Question

【题目】磁力锁主要由电磁铁和衔铁组成。某小组用图（a）所示的装置研究电磁铁线圈的工作电压与衔铁所受磁力的关系，弹性梁一端连接有衔铁，在外力作用下可以上下运动，另一端固定于墙壁，电磁铁位于衔铁正下方， V1为理想电压表。

（1）为增加电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片P应向______端（填“c”或“d”）。

（2）已知电磁铁线圈的直流电阻为30Ω，滑动变阻器的最大电阻为170Ω，电源E的电动势为12.0V，滑动变阻器能提供的最大分压为11.9V，则E的内阻是________Ω（保留2位有效数字）．

（3）同学们将金属应变片R1粘贴在弹性梁的上表面，将R1和定值电阻R2连接成图（b）所示电路。线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，R1的阻值将_______，电压表V2的读数将________．（选填“增大”、“减小”或“不变”）

（4）在线圈通电吸合衔铁后，用外力F使电磁铁和衔铁刚好分开，测得F与线圈两端电压U的关系如图（c）．若要求该锁能抵抗1200N的外力，则工作电压至少为 _______V．

Answer 1

【答案】（1）c （2）0.21Ω （3）增大； 增大； （4）6V

【解析】

（1）为增加电磁铁产生的磁感应强度，必须要增加线圈的电流，加大线圈两端的电压，从而判断变阻器的滑片P应向何方移动。（2）当滑动变阻器的滑片P滑到c端时，线圈上的分压最大，根据电路的结构结合闭合电路的欧姆定律求解电源的内阻；（3）分析动态电路，判断电压表读数变化；（4）根据F-U图像分析工作电压.

（1）为增加电磁铁产生的磁感应强度，必须要增加线圈的电流，加大线圈两端的电压，则变阻器的滑片P应向c端移动。

（2）当滑动变阻器的滑片P滑到c端时，线圈上的分压最大，此时外电路总电阻为：，电源的电流为，电源的内阻：

（3）根据电阻定律，应变片变长，则截面积变小，R1的阻值将变大，总电阻变大，总电流减小，则电源内阻和定值电阻R2上的电压减小，则电压表V2的读数将增大；

（4）由F-U图像可知，当F=1200N时，U=6V；即若要求该锁能抵抗1200N的外力，则工作电压至少为6V．