小强利用压敏电阻R′、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个为家里太阳能热水器储水箱自动供水的装置，如图1所示．当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合，电动

Question

小强利用压敏电阻R′、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个为家里太阳能热水器储水箱自动供水的装置，如图1所示．当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合，电动机M所在电路接通，水泵给水箱补水．压敏电阻的阻值R′随受到的拉力F的变化图象如图2．压敏电阻通过细线悬挂一根长度略小于储水箱高度的圆柱形物体，其下端与储水箱底部刚好不接触．储水箱高度为40cm，圆柱体横截面积为15.0cm²，质量为0.8kg，控制电路的电源电压U=15V，g=10N/kg．
（1）储水箱中水位下降的过程中，电磁铁产生的磁场______；（填“增强”、“减弱”或“不变”），电磁铁的上端是______极；（填“N”或“S”）
（2）若要保证给储水箱补水时，水不会从溢水口流出，可调电阻R接入电路的阻值应满足的条件是______．

Answer 1

（1）①随着储水箱水位的下降，压敏电阻下端悬挂的重物受到的浮力就减小，压敏电阻受到的拉力就增大；由图2可知，压敏电阻的阻值随拉力的增大而减小，因此电路中电流增大，电磁铁的磁性增大，磁场增强．
②在电磁铁的电路中，电流从电源的正极流向负极，根据安培定则，电磁铁的上端是N极．
（2）①当水面储水箱齐平时，圆柱体受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×15×10^-4m²×40×10^-2m=6N
②圆柱体受到受重力G、浮力F_浮和拉力F的作用，
∵G=F_浮+F
∴拉力F=G-F_浮=mg-F_浮=0.8kg×10N/kg-6N=2N
由图2可知，此时压敏电阻对应的阻值R′=250Ω
③在控制电路里，可调电阻R和压敏电阻R′组成串联电路，
∵当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合，电动机M所在电路接通，水泵给水箱补水；
∴当线圈中电流小于20mA时，衔铁断开，电动机M所在电路断开，水泵停止给水箱补水，水才不会从溢水口溢出．
即I=(U)/(R′+R)＜20mA
将U=15V，R′=250Ω代入，
解得：R＞500Ω
故答案为：（1）增强；向上；（2）R＞500Ω．