Question

【题目】干簧管（也叫干簧继电器）比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高．如图甲所示为干簧管的结构简图，其中磁簧片是一种有弹性的薄铁片，被固定于玻璃管上．
（1）当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被 ， 且靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点将会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消失，在弹力的作用下触点就会 ．
（2）某同学设想用干簧管制作水位自动报警器，图2是他设计的一部分情况，请帮助他完成其余部分的设计： ①设永久磁铁所受的重力为3N，浮球的体积为200cm3 ， 不计滑轮处的摩擦．则要想让此装置能正常工作，浮球的质量应满足什么条件（取g=10N/kg）？
②他手边还有开关、红灯、绿灯和电铃各一个，导线若干，请在图中的虚线方框内画出报警电路，要求：水位到达A处时，红灯亮，电铃报警；水位到达B处时，绿灯亮，电铃报警．

Answer 1

【答案】
（1）磁化；断开
（2）解：浮球浸没水中受到的浮力：

F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×10N/kg×200×10﹣6m3=2N，

设浮球刚好浸没水中，浮球必须上浮，则必须满足G浮球＜F浮+G磁铁=2N+3N=5N，

设浮球刚好离开水面，浮球必须下降，则必须满足G浮球＞G磁铁=3N，

因此要想让此装置能正常工作，此浮球所受的重力应满足：

5N＞G浮球＞3N，

根据G=mg可知浮球的质量应满足：0.5kg＞m浮球＞0.3kg；②当浮球上升到最高水位时，条形磁铁下沉到干簧管2所在的位置，此时条形磁铁使干簧管的磁簧片接触，导致其所在的电路接通，所以红灯亮，电铃响．

同理，当浮球下降到最低水位时，条形磁铁上升到干簧管1所在的位置，此时条形磁铁使干簧管的磁簧片接触，导致其所在的电路接通，所以绿灯亮，电铃响．

如下图所示：

【解析】解：（1）当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管的磁簧片就会被磁化，且靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点就会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消失，在弹力的作用下触点就会断开．答：（1）磁化；断开；（2）①浮球的质量应满足条件：0.5kg＞m浮球＞0.3kg．②如图所示．
【考点精析】利用阿基米德原理和磁化的概念对题目进行判断即可得到答案，需要熟知阿基米德原理：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力．这个规律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排；磁化：使原来没有磁性的物体带上磁性的过程．