Question

9．（1）如图1，一个重可以忽略的气球用绳子系住浸在水中，气球对绳子的拉力3N．试用力的示意图表示气球所受浮力．
（2）根据图2中磁感线方向，标出小磁针的N、S极，并用“+”、“一”分别标出电源的正负极．
（3）为节约电能，地下通道电动扶梯只需在白天且有人时才开启．利用红外线自动开关S₁（现场有人，S₁闭合；现场无人，S₁断开）以及可见光自动开关S₂（白天，S₂闭合；夜间，S₂断开）控制电路，可达到目的．请完成图3电路连接．

Answer 1

分析 （1）由图可知，气球的重力忽略不计，气球所受浮力和绳子对小球的作用力，是一对平衡力．大小相等，方向相反作用在同一直线上．
（2）根据磁感线的方向确定螺旋管的N S极，然后根据磁体间的相互作用确定磁针的N S极，再利用安培定则确定电源的正负极．
（3）电路中开关控制用电器时，开关和用电器是串联的；两个开关同时控制电动扶梯，当现场有人，且有一定的可见光时，电动扶梯才工作，因此两个开关串联后共同控制电动机．

解答 解：（1）气球受到的浮力和绳子的拉力，作用点都在重心上，此时气球所受浮力和绳子对小球的作用力，是一对平衡力．大小相等，即F_浮=F=3N，浮力方向竖直向上，如图所示：

（2）因为磁感线总是从磁体的N即出发，所以螺旋管的右端为N极，则小磁针的右端为N极，根据安培定则可以判断出电源的正负极．

（3）用导线从火线开始，将两个开关串联，再连接电动扶梯的电动机，最后回到零线．如图所示．

点评 （1）静止的物体受平衡力的作用，并且浮力的方向总是竖直向上的，会用力的示意图表示出力的三要素．
（2）主要考查学生会根据螺旋管的性质判断出磁体的N S极，会熟练应用安培定则．
（3）开关控制用电器时开关和用电器是串联的，用电器和用电器之间是并联的．根据实际需要学会设计串联电路和并联电路．