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    20．图1所示为一种自动蓄水装置示意图：轻质弹簧上端固定，下端与长方体木块相连，轻质滑片P的右端固定在弹簧最下端，左端位于粗细均匀的金属电阻R2的最下端A处且接触良好．闭合S，水泵工作，向空水箱里缓慢注水，当P上滑至B处（R2的中点）时，水面到达设定高度，水泵自动停止注水，在此过程中，弹簧弹力F与滑片P上滑长度L之间的关系如图2所示．

    已知：电阻箱R1接入电路中的阻值为20Ω，R2的总电阻为20Ω，长度为10dm；当线圈中电流I≤0.1A时，衔铁被弹簧拉起，木块的底面积为100cm2，g=10N/kg，弹簧始终处于弹性限度范围内，不考虑线圈的电阻和滑片P滑动时的摩擦．
    （1）衔铁被吸下的过程中通电螺线管的上端是N极，木块所受的重力为5N；
    （2）求电源电压U；
    （3）当P滑至B处时，求木块浸入水中的体积；
    （4）由于夏天和冬天用水需求不同，所以工作人员将R1调至24Ω，则水箱中液面会下降多少？（弹簧每伸长1dm，拉力增大1N，接入阻值减小2Ω）

    分析 （1）安培定则内容为：用右手握住螺线管，让四指指向螺线管中电流的方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极，由此根据图1判断出通电螺线管的磁极；
    木块没有浸入水中时弹簧弹力大小等于为木块的重力，根据图2读出木块的重力；3
    （2）由题意可知，当滑片P滑至B处时，水泵停止注水，此时电路中的电流I=0.1A，根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压；
    （3）当P滑至B处时，由图2可知弹簧弹力为0，根据二力平衡条件求出木块受到的浮力，根据阿基米德原理求出木块排开水的体积即为木块浸入水中的体积；
    （4）将R1调至24Ω，根据欧姆定律求出水泵停止注水时电路中的总电阻，利用电阻的串联求出R2接入电路中的电阻，进一步判断停止注水时滑片的位置，进而计算水箱里水面下降高度．

    解答 解：
    （1）由安培定则判断衔铁被吸下的过程中通电螺线管的上端是N极；
    R2的长度为10dm，水箱中达到设定高度时P在中点，所以当木块没有浸入水中时滑片在A点，此时弹簧弹力大小即为木块的重力，P滑过长度为5cm，
    由图2可知，木块的重力G=5N；
    （2）由图1知，电磁继电器所在的控制电路线圈、R1、R2串联，不考虑线圈的电阻，
    由题意可知，当滑片P滑至B处（R2的中点）时，水泵停止注水，此时电路中的电流I=0.1A，
    因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和，由I=$\frac{U}{I}$可得，电源电压：
    U=I（R1+$\frac{1}{2}$R2）=0.1A×（20Ω+$\frac{1}{2}$×20Ω）=3V；
    （3）当P滑至B处时，由图2可知弹簧弹力为0，由二力平衡条件可知，木块受到的浮力：
    F浮=G=5N，
    由F浮=ρgV排可得，木块浸入水中的体积：
    V排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{5N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5×10-4m3；
    （4）将R1调至24Ω，水泵停止注水时电路中的总电阻：
    R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω，
    此时R2接入电路中的电阻：
    R2′=R-R1′=30Ω-24Ω=6Ω，
    其电阻相对调节前减小的电阻：△R2=$\frac{1}{2}$R2-R2′=$\frac{1}{2}$×20Ω-6Ω=4Ω，
    由题知，弹簧每伸长1dm，拉力增大1N，接入阻值减小2Ω，
    所以弹簧伸长增大2dm，拉力增大2N，浮力力减小2N，
    △V排=S△h，
    所以：△h=$\frac{△{V}_{排}}{S}$=$\frac{\frac{△{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}}{S}$=$\frac{2N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{2}×10N/kg×100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=0.02m=0.2dm，
    所以水箱中液面会下降2.2dm．
    答：（1）N；5；
    （2）电源电压为3V；
    （3）当P滑至B处时，木块浸入水中的体积为5×10-4m3；
    （4）将R1调至24Ω，则水箱中液面会下降2.2dm．

    点评 本题考查了安培定则的应用、串联电路的特点和欧姆定律、阿基米德原理的综合应用，从题干中获取有用的信息是解题的关键，难点是调节R1后，R2阻值的变化，弹簧的长度的变化的判断．

    练习册系列答案
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    分析
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    两根被毛皮摩擦过的橡胶棒之间相互排斥（吸引/排斥）的；
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