某物理學習小組設計了一個機械自動拉開開關，如圖1所示。該裝置主要由滑輪組，重物C、鐵塊D、電磁鐵E以及槓桿AB...

問題詳情：

某物理學習小組設計了一個機械自動拉開開關，如圖1所示。該裝置主要由滑輪組，重物C、鐵塊D、電磁鐵E以及槓桿AB和控制電路組成，重物C通過細繩與動滑輪Q相連，重物C、鐵塊D分別通過支架固定在槓桿AB兩端，支架與槓桿垂直。槓桿的B端置於水平臺面上，槓桿可以繞支點O在豎直平面內逆時針轉動，自動拉開開關被拉開前，槓桿在水平位置處於平衡狀態，已知滑輪Q的質量為0.2kg，OA：OB＝3：1，重物C、鐵塊D的質量分別為1.5kg和3kg，若剛好拉開開關所需的拉力T為6N，D的正上方有一電磁鐵，它對D的吸引力大小F與通過的電流I的關係（如圖2所示），電源電壓為12V，滑動變阻器的最大阻值為20Ω，不計電磁鐵電阻，不計細繩、槓桿的重力和一切摩擦，g取10N/kg．求：

（1）當控制電路上的電鍵S斷開，槓桿B端對水平臺面的壓力剛好為零時，與機械自動拉開開關相連的細繩上的拉力是多少？

（2）閉合控制電路上的電鍵S後，當變阻器的滑片移到中點時，自動拉開開關剛好被拉開，則保護電阻R0的電阻值是多少？

【回答】

【解析】：（1）槓桿AB的B端受到的力是D的重力：FB＝GD＝mg＝3kg×10N/kg＝30N，根據槓桿平衡條件得：FA×OA＝FB×OB，因為OA：OB＝3：1，所以FA：FB＝1：3，FA＝10N，

GC＝m′g＝1.5kg×10N/kg＝15N，GQ＝m″g＝0.2kg×10N/kg＝2N，根據重物C靜止，2T′＝GQ+GC﹣FA，代入資料得：T′＝3.5N。

（2）自動拉開開關剛好被拉開，說明拉力T為6N，2T＝GQ+GC﹣FA′，FA′＝GQ+GC﹣2T＝2N+15N﹣2×6N＝5N，

根據槓桿平衡條件，FA′×OA＝FB′×OB，因為OA：OB＝3：1，所以FA′：FB′＝1：3，FB′＝15N，

根據重物D靜止，F引+FB′＝GD，所以，F引＝15N，由圖象可此時電流為：0.6A。

電路總電阻：R20Ω，所以R0的電阻值為：20Ω﹣10Ω＝10Ω。

（1）與機械自動拉開開關相連的細繩上的拉力是3.5N。

（2）保護電阻R0的電阻值是10Ω。

知識點：九年級下

題型：計算題