Question

【題目】電梯為居民出入帶來很大的便利，小明家住16樓，放學后，乘電梯回家：

小明查閱資料，了解到出于安全考慮，電梯都設置超載自動報警系統，其工作原理如圖甲所示，電路由工作電路和控制電路組成：在工作電路中，當電梯沒有超載時，觸點K與觸點A 接觸，閉合開關S，電動機正常工作；當電梯超載時，觸點K與觸點B接觸，電鈴發出報警鈴聲，閉合開關S，電動機不工作。在控制電路中，已知電源電壓U＝6V，保護電阻R1＝100Ω，電阻式壓力傳感器（壓敏電阻）R2的阻值隨壓力F大小變化如圖乙所示，電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計。

（1）在圖中的控制電路中，電磁鐵上端為其磁場的______極，當壓敏電阻R2受到的壓力F增大時，電磁鐵的磁性_____（填“增強”、“減弱”或“不變”）。

（2）若電磁鐵線圈電流達到20mA時，銜鐵剛好被吸住，電鈴發出警報聲。當該電梯廂內站立總質量為1000kg的乘客時，試通過計算說明電梯是否超載？（g取10N/kg）

（3）若電鈴發出警報聲條件如（2），需要減小最大載客量，可采取什么措施？

Answer 1

【答案】 N 增強

（2）30mA 超載

(3)減小R1或增大電源電壓

【解析】（1）觀察電路可知，電磁鐵中電流的方向從下向上，用右手握住螺線管，讓電流方向與彎曲的四肢方向保持一致，大拇指所指的一端為電磁鐵的N級，所以電磁鐵上端為N極（或北極）；在控制電路中，當壓敏電阻R2 受到的壓力F增大時，其阻值減小，電路中的總電阻減小，根據歐姆定律可知，電路中的電流變大，電流增大時電磁鐵的磁性增強；

（2）電梯廂內站立總質量為1000kg的乘客時，電梯受到的壓力等于乘客的重力，即F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N，由圖乙，當壓力F=10000N，對應的壓敏電阻阻值R2 =100Ω因為串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，所以控制電路中的電流：I=U/R1+R2=6V/100Ω+100Ω=0.03A=30mA，因為30mA＞20mA，所以此時電梯超載；

（3）由于電磁鐵線圈電流達到20mA時，電鈴發出警報聲，減小最大載客量則R2的阻值變大，為了使電路中的電流提前達到20mA，所以根據I=U/R1+R2可知應減小R1 或增大電源電壓。