我市一所農(nóng)村初級(jí)中學(xué),常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水.小明知道后,想利用如圖所示的器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)注水裝置.A是浮子(重約5牛),B是金屬觸頭(重約10牛),C為水塔上的柱形蓄水池,M是帶水泵的電動(dòng)機(jī),D是彈簧,E是銜鐵,F(xiàn)是電磁鐵.K1、K2分別為觸頭開關(guān).
(1)寫出該裝置涉及的主要物理知識(shí).
(2)連接電路圖.
(3)設(shè)計(jì)時(shí),需要知道浮子的最小體積,請你幫助它完成這項(xiàng)工作.
(4)若設(shè)計(jì)要求在10分鐘內(nèi)要注滿蓄水池,那么,還需要知道或測量哪些物理量,才能得到相匹配電動(dòng)機(jī)的額定功率?請你用字母表示這些物理量,推導(dǎo)出電動(dòng)機(jī)額定功率的表達(dá)式.在你的計(jì)算過程中,運(yùn)用了什么近似條件?
(5)按設(shè)計(jì)要求,小明將設(shè)備組裝調(diào)試,投入使用.幾天后,學(xué)校又停水了,檢查發(fā)現(xiàn):水塔已無水,但電路連接無誤,電動(dòng)機(jī)、水泵完好無損.請你分析該裝置沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的原因,怎樣改進(jìn)?
(1)浮力(阿基米德原理)、電流的磁場(電磁繼電器)、電磁鐵的應(yīng)用、杠桿、歐姆定律 (2)如圖所示 (3)由圖知,浮子上浮接通電路必須滿足:GA+GB=F浮,由阿基米德原理可得:F浮=ρ水gV排,GA+GB=ρ水V排g,則V排===1.5×10-3米3,所以浮子的最小體積應(yīng)大于1.5×10-3,所以浮子的最小體積應(yīng)大于1.5×10-3米3才能滿足設(shè)計(jì)要求 (4)要知道水的密度ρ水,測出蓄水池的半徑R、池高h(yuǎn)1和蓄水池距井水面的高度h,電動(dòng)機(jī)抽水時(shí),通過電動(dòng)機(jī)做功,把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.;Pt=m水gh,又∵ρ水=,V=πR2h1∴m水=ρ水πR2h1,∴P==πR2ρ水gh1,運(yùn)用的近似條件:電動(dòng)機(jī)工作時(shí),電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(或忽略能量損失) (5)沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的原因是:放水后電動(dòng)機(jī)仍不工作,高壓電路斷路.說明電磁鐵芯是鋼性材料,磁化后不退磁,銜鐵仍然被吸引,高壓電路未接通.;改進(jìn)的方法:把電磁鐵芯換用軟鐵材料的鐵棒. |
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我市一所農(nóng)村初級(jí)中學(xué),常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水。小明知道后,想利用圖中所示的器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)注水裝置。A是浮子(重約5N),B是金屬觸頭(重約10牛),C為水塔上的阿柱形蓄水池,M是帶水泵的電動(dòng)機(jī),D是彈簧,E是銜鐵,F(xiàn)是電磁鐵,K1、K2分別為觸頭開關(guān)。
(1)請你寫出該裝置涉及的主要物理知識(shí)。
(2)連接電路圖。
(3)設(shè)計(jì)時(shí),需要知道浮子的最小體積,請你幫助他完成這項(xiàng)工作。
(4)若設(shè)計(jì)要求在10分鐘內(nèi)要注滿蓄水池,那么,還需要知道或測量哪些物理量,才能得到相匹配電動(dòng)機(jī)的額定功率?請你用字母表示這些物理量,推導(dǎo)出電動(dòng)機(jī)的額定功率的表達(dá)式,。在你的計(jì)算過程中,運(yùn)用了什么近似條件?
(5)按設(shè)計(jì)要求,小明將設(shè)備組裝調(diào)試,投入使用。幾天后,學(xué)校又停水了,檢察發(fā)現(xiàn):水塔已無水了,但電路連接無誤,電動(dòng)機(jī)、水泵完好無損。請你分析該裝置沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水的原因,怎樣改近?
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科目:初中物理 來源:2004年山東省煙臺(tái)市中考物理試卷(解析版) 題型:解答題
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