【例1】 如图1所示,当弹簧测力计吊着一磁体甲(该磁体的重力为G)沿水平方向从水平放置的条形磁体乙的A端移到B端的过程中,请在图2中画出表示测力计示数F与水平位置关系的变化图,并简要说明弹簧测力计在A点、O点、B点位置示数的情况及理由。

如图所示

A点:$F_{A}＜ G$,因同名磁极相互排斥。
O点:$F_{O}＞ G$,因磁体乙中间磁性最弱,但磁体甲的
N极对磁体乙有吸引力。
B点:$F_{B}＞ G$,因异名磁极相互吸引。

【变式】 如图所示,

四个完全相同的环形磁体a、b、c、d套在塑料支架的光滑杆上,静止时磁体a、b、c悬浮在空中,磁体d压在塑料支架的底板上。若每个磁体受到的重力均为G,磁体a的上表面是N极,则下列说法正确的是 ()

A.磁体b的上表面是N极
B.磁体c的上表面是S极
C.磁体d对底板的压力是G
D.磁体d对底板的压力是4G

【变式】 D

【例2】 超市的电梯在无人搭乘时运动较慢,当顾客站上电梯踏板时电梯马上加速运动。简化的电梯控制电路如图所示(R是压敏电阻,其受到的压力越大,阻值越小)。请简要分析该电梯的工作原理。

在电梯无人搭乘时,压敏电阻阻值较大,根据
欧姆定律可知,控制电路中的电流较小,则电磁铁
磁性较小,衔铁在弹簧的拉力作用下使动触点与触
点1接通,工作电路中电阻和电动机串联,此时工
作电路中的电流较小,因此电梯运动较慢;当顾客
站上电梯踏板时,压敏电阻阻值减小,根据欧姆定
律可知,控制电路中的电流增大,电磁铁磁性增强,
吸引衔铁,使动触点与触点2接通,此时只有电动
机接入工作电路中,工作电路中的电流增大,因此
电梯马上加速运动。

【变式】 学校的绿化喷灌系统有一个自动控制最高水位的智能水箱,控制电路电源电压$U_{1}=20\ \mathrm{V}$,$R_{0}$是阻值为$10\ \Omega$的定值电阻,$R_{F}$为压敏电阻,电磁铁线圈电阻忽略不计,其电路如图甲所示。工作电路为注水系统,如图乙所示。当通过电磁铁线圈的电流$I_{1}=0.2\ \mathrm{A}$时,衔铁恰好被吸下,注水系统停止工作。压敏电阻$R_{F}$(放置于图乙水箱底部)随水位h变化的关系如表所示。


(1)根据表中数据在图丙中作出$R_{F}$随h变化的规律图像。
(2)图甲中的E点应与接线柱(填“C”或“D”)连接。
(3)求衔铁恰好被吸下、注水系统停止工作时,水箱中水的高度。
(4)若该智能水箱需要提高工作时的最高水位,其他条件不变的情况下,包括电磁铁在衔铁恰好被吸下时的磁性不变,则选用的$R_{0}$的阻值应更(填“大”或“小”),请作出解释:。

(1)如图所示

(2)C
(3)解:$R_{总}=\frac {U_{1}}{I_{1}}=\frac {20\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=100\ \Omega$,
$R_{F}=R_{总}-R_{0}=100\ \Omega -10\ \Omega =90\ \Omega $,查表得此时水
位为1 m。
答:水箱中水的高度为1 m。
(4)大 水位提高,压敏电阻阻值减小,其他条件不
变,控制电路中恰好吸引衔铁的磁力不变,即控制
电路中电流不变,则控制电路的总电阻不变,所以
$R_{0}$的阻值应该变大