Question

12．问题解决--设计“超重报警器”：
小雨想利用电磁继电器自制一种“超重报警器”．要求：当物重达到150N时，电铃响报警，反之绿灯亮显示正常．他找来以下器材：电磁继电器（部分电路已接好），轻质硬刻度尺、电铃、绿灯、滑轮各一个，线绳和导线若干，一根轻质硬弹簧，一端已经固定，另一端连接触点P，弹簧的最大伸长量与触点P、M之间的距离相等，弹簧能承受的最大拉力为50N．
请利用上述器材帮小雨制作“超重报警器”在虚线框中完成装置设计，并简述工作过程．

Answer 1

分析 物体的重力大于弹簧能承受的最大拉力，要测物体的重力应借助于杠杆，物体位于杠杆的一端，另一端要与弹簧连接，要使杠杆平衡，需要利用动滑轮改变弹簧拉力的方向；当物重达到150N时，PM接触，电磁铁有磁性，衔铁被吸引后与B接通，电铃响报警说明电铃位于B所做支路；反之，物重小于150N时，PM不接触，电磁铁无磁性，衔铁与A接通，绿灯亮，据此分析解答．

解答 解：由题可知，弹簧能承受的最大拉力小于物重；要测物重，应借助于轻质硬刻度尺和滑轮，杠杆一端挂物体，另一端通过滑轮与弹簧测力计相连，
由GL_物=F_弹簧L_弹簧可得，$\frac{{L}_{物}}{{L}_{弹簧}}$=$\frac{{F}_{弹簧}}{G}$=$\frac{50N}{150N}$=$\frac{1}{3}$；
当物重达到150N时，PM接触，电磁铁有磁性，衔铁被吸引后与B接通，电铃所在支路被接通而报警；反之，物重小于150N时，PM不接触，电磁铁无磁性，衔铁始终与A接通，绿灯亮，如下图所示：

工作过程：A端加物体，当G_A=150N时，PM接触，衔铁吸下，铃响；当G_A＜150N时，PM不接触，衔铁没有吸下，绿灯亮．
故答案为：设计的装置如上图所示；
工作过程：A端加物体，当G_A=150N时，PM接触，衔铁吸下，铃响；当G_A＜150N时，PM不接触，衔铁没有吸下，绿灯亮．

点评 本题考查了实物电路图的连接和设计，明白杠杆和定滑轮的特点以及电磁铁的工作原理是关键．