题目内容

9．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断开．
（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．

分析 （1）根据磁化的规律可以判断磁簧片的极性，再根据磁极间的相互作用，可解释为什么条形磁铁靠近时电路接通，远离时触点断开；
（2）①知道浮球的体积，利用阿基米德原理求浮球浸没水中受到的浮力；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；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，可得让此装置能正常工作浮球所受的重力应满足的条件，进而得出质量条件；
②由题意可知，这应该是一个由两个干簧管分别控制一个支路的并联电路，据此来完成电路的连接；浮球的位置，可以确定条形磁铁的位置，而条形磁铁的位置可以确定哪个干簧管在工作，同时确定了哪个干簧管所在的电路工作．

解答 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．
（2）①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：

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．

点评 干簧管实际是一种继电器控制电路，其利用的不是电磁铁，而是一个永久磁铁对磁簧片的磁化作用，搞清这一原理，才能对其工作情况进行有针对性的分析．解答中主要用到了磁化的特点，以及电路的设计，有一定的难度，但也给我们很多的启示，是一个很好的应用，也是一道不错的题目．

练习册系列答案
相关题目
1．如图所示，物体A所受重力为2N，滑轮重和摩擦均不计．若物体A在2秒内匀速上升0.5m，则拉力F所做的功为1J，功率为0.5W．
2．用图甲中所示实验器材测量小灯泡的电功率，小灯泡L的额定电压为2.5V．

（1）为了完成实验，请在图甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整（连线不交叉）．
（2）闭合开关，发现电压表指针偏转如图乙所示，其原因是电压表正负接线柱接反了．
（3）排除故障后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则通过小灯泡的电流为0.3A，该小灯泡的额定功率是0.75W．
19．能量转化是自然界普遍的现象，下列关于能量转化的分析不正确的是（　　）
A．水果电池 化学能→电能B．电磁感应 电能→机械能
C．光合作用 光能→化学能D．钻木取火 机械能→内能
4．在测量浮力的实验中，晓琳同学将一金属块挂在弹簧测力计下端，测出金属块在空气中所受的重力（如图所示）；然后用弹簧测力计悬挂着金属块使金属块浸没在水中，金属块静止时弹簧测力计的示数为2.2N．下列关于金属块的几个物理量中，数据不正确的是（g取10N/kg，ρ水=1g/cm3）（　　）
A．金属块的质量为0.27kgB．金属块的体积为50cm3
C．金属块的密度为54g/cm3D．金属块在水中受到的浮力为0.5N
14．在昼夜明灯的地下停车场，驾驶员根据车位入口上方的红绿灯入停．如图是小吴设计的自动控制电路，将光控开关（遮光时开关闭合）装在每个车位地面中央，红绿灯装在车位入口上方．当车位未停车时，光控开关处于断开（选填“断开”或“闭合”）状态，灯L1（选填“L1”或“L2”）亮．
1．为探究电磁铁的磁性跟哪些因素有关，小聪所在的实验小组用滑动变阻器的电阻丝（表面涂有绝缘漆）在大铁钉上绕若干圈，制成简单的电磁铁，结合其它实验器材做了如图所示的实验．

根据b、c、d中观察到的情况，完成下面填空：
（1）通过观察电磁铁吸引大头针的多少的不同，来判断它磁性强弱不同．
（2）通过比较bc两种情况，可以知道通过的电流越大，电磁铁的磁性越强．
（3）小聪通过比较d中甲、乙两个电磁铁，得到结论：外形结构相同的电磁铁，通过相同的电流时，线圈匝数越多，磁性越强．你认为不合理（合理/不合理），理由是没有控制电流相同．
18．如图为电热水器的简易示意图，通过开关S可以使热水器处于加热或保温状态．小明在热水器的蓄水桶中装水至最高水位时，桶底受到水的压强是2500Pa；闭合开关S时，热水器处于加热状态，桶中质量为10kg的水由28℃加热到98℃时吸收的热量为2.94×106J[已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），g取10N/kg]．
19．下列一些关于生活中的物理现象及分析正确的是（　　）
A．夏天的鸡蛋比冬天更容易变为“散黄”，是因为夏天气温较高，蛋黄膨胀开裂
B．电冰箱使用的制冷物质工作时，在冷冻室要液化，在冷凝器要汽化
C．用高压锅煮食物熟得快，是因为锅内气压增大使液体（锅内的水）的沸点升高
D．放在衣橱里的樟脑丸，时间久了会明显变小，是因为樟脑丸蒸发为气体跑掉

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网