Question

12．問(wèn)題解決--設(shè)計(jì)“超重報(bào)警器”：
小雨想利用電磁繼電器自制一種“超重報(bào)警器”．要求：當(dāng)物重達(dá)到150N時(shí)，電鈴響報(bào)警，反之綠燈亮顯示正常．他找來(lái)以下器材：電磁繼電器（部分電路已接好），輕質(zhì)硬刻度尺、電鈴、綠燈、滑輪各一個(gè)，線繩和導(dǎo)線若干，一根輕質(zhì)硬彈簧，一端已經(jīng)固定，另一端連接觸點(diǎn)P，彈簧的最大伸長(zhǎng)量與觸點(diǎn)P、M之間的距離相等，彈簧能承受的最大拉力為50N．
請(qǐng)利用上述器材幫小雨制作“超重報(bào)警器”在虛線框中完成裝置設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)述工作過(guò)程．

Answer 1

分析 物體的重力大于彈簧能承受的最大拉力，要測(cè)物體的重力應(yīng)借助于杠桿，物體位于杠桿的一端，另一端要與彈簧連接，要使杠桿平衡，需要利用動(dòng)滑輪改變彈簧拉力的方向；當(dāng)物重達(dá)到150N時(shí)，PM接觸，電磁鐵有磁性，銜鐵被吸引后與B接通，電鈴響報(bào)警說(shuō)明電鈴位于B所做支路；反之，物重小于150N時(shí)，PM不接觸，電磁鐵無(wú)磁性，銜鐵與A接通，綠燈亮，據(jù)此分析解答．

解答 解：由題可知，彈簧能承受的最大拉力小于物重；要測(cè)物重，應(yīng)借助于輕質(zhì)硬刻度尺和滑輪，杠桿一端掛物體，另一端通過(guò)滑輪與彈簧測(cè)力計(jì)相連，
由GL_物=F_彈簧L_彈簧可得，$\frac{{L}_{物}}{{L}_{彈簧}}$=$\frac{{F}_{彈簧}}{G}$=$\frac{50N}{150N}$=$\frac{1}{3}$；
當(dāng)物重達(dá)到150N時(shí)，PM接觸，電磁鐵有磁性，銜鐵被吸引后與B接通，電鈴所在支路被接通而報(bào)警；反之，物重小于150N時(shí)，PM不接觸，電磁鐵無(wú)磁性，銜鐵始終與A接通，綠燈亮，如下圖所示：

工作過(guò)程：A端加物體，當(dāng)G_A=150N時(shí)，PM接觸，銜鐵吸下，鈴響；當(dāng)G_A＜150N時(shí)，PM不接觸，銜鐵沒(méi)有吸下，綠燈亮．
故答案為：設(shè)計(jì)的裝置如上圖所示；
工作過(guò)程：A端加物體，當(dāng)G_A=150N時(shí)，PM接觸，銜鐵吸下，鈴響；當(dāng)G_A＜150N時(shí)，PM不接觸，銜鐵沒(méi)有吸下，綠燈亮．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物電路圖的連接和設(shè)計(jì)，明白杠桿和定滑輪的特點(diǎn)以及電磁鐵的工作原理是關(guān)鍵．