Question

干簧管（也叫干簧繼電器）比一般機械開關結構簡單、體積小、速度高、工作壽命長；而與電子開關相比，它又有抗負載沖擊能力強的特點，工作可靠性很高。如圖甲所示為干簧管的結構簡圖，其中磁簧片是一種有彈性的薄鐵片，被固定于玻璃管上。

（1）當將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時，干簧管 的磁簧片就會被________，且靠近的那兩個端點會被磁化成異名磁極而相互吸引，觸點將會閉合，將電路接通；當條形磁鐵遠離干簧管時，磁簧片的磁性消失，在彈力的作用下觸點就會________。

（2）某同學設想用干簧管制作水位自動報警器，下圖是他設計的一部分情況，請幫助他完成其余部分的設計：

（1）設永久磁鐵所受的重力為3N，浮球的體積為200cm³，不計滑輪處的摩擦。則要想讓此裝置能正常工作，浮球的質量應滿足什么條件（取g=10N/kg）？

（2）他手邊還有開關、紅燈、綠燈和電鈴各一個，導線若干，請在圖中的虛線方框內畫出報警電路，要求：水位到達A處時，紅燈亮，電鈴報警；水位到達B處時，綠燈亮，電鈴報警。

 

Answer 1

【答案】

（1）磁化；斷開。（2分）

（2）浮球浸沒入水中時受到的浮力為

……………………1分

設浮球剛好浸沒入水中，浮球必須上浮，則必須滿足

設浮球剛好離開水面時，浮球必須下降，則必須滿足 

因此要想讓此裝置能正常工作，此浮球所受的重力應滿足：5N>G_浮球>3N……………1分

由公式G=mg可以算出浮球的質量應滿足：0.5kg>m_浮球>0.3kg  …………………1分

（3）如圖所示：………………………………………………………………………2分

全部正確給2分，不畫開關扣1分，不標出紅、綠燈或標錯不得分。

【解析】（1）當將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時，干簧管 的磁簧片就會被磁化，且靠近的那兩個端點會被磁化成異名磁極而相互吸引，觸點將會閉合，將電路接通；當條形磁鐵遠離干簧管時，磁簧片的磁性消失，在彈力的作用下觸點就會斷開。

（2）浮球浸沒入水中時受到的浮力為

 

設浮球剛好浸沒入水中，浮球必須上浮，則必須滿足

設浮球剛好離開水面時，浮球必須下降，則必須滿足 

因此要想讓此裝置能正常工作，此浮球所受的重力應滿足：5N>G_浮球>3N

由公式G=mg可以算出浮球的質量應滿足：0.5kg>m_浮球>0.3kg

（2）他手邊還有開關、紅燈、綠燈和電鈴各一個，導線若干，請在圖中的虛線方框內畫出報警電路，要求：水位到達A處時，紅燈亮，電鈴報警；水位到達B處時，綠燈亮，電鈴報警。