题目
山山设计了一个水位报警器,如图甲所示。重为50牛的圆柱体高1米、横截面积为100厘米2。当水位上升时,与圆柱体相连的轻质硬杆对压敏电阻RF施加的压力F随水位h变化的关系如图乙所示,压敏电阻的阻值RF随压力F的变化情况如表1所示。控制电路有电磁继电器A和B,线圈的电阻不计,它们将衔铁吸下的最小电流分别为10亳安和20毫安,控制电路中的电源电压U=2伏,定值电阻R0=50欧,正常情况下工作电路中的绿灯(220V 5W) 亮起,达到水位h1和h2时,红灯(220V 5W) 和电铃(220V 15W)相应开始工作。
表1:压敏电阻的阻值随压力的变化情况 F/N 5 10 15 20 25 30 35 RF/Ω 200 150 110 80 60 50 45
(1)
结合图甲和图乙分析:当水位到达h0时,圆柱体受到的浮力为牛。
(2)
请通过计算说明红灯警报水位h1的大小。
(3)
当水位到达电铃警报水位h2后,电铃持续工作了5分钟,求该过程中工作电路消耗的电能。
(4)
若要适度提高电铃警报水位h2但不改变红灯警报水位h1 , 请举出一种合理的措施。
答案: 【1】50
解:当控制电路电流达到10mA时,红灯开始警报 R总= UI= 2V10mA =200Ω RF=R总-R0=200Ω-50Ω=150Ω 此时,F=10N F浮=F+G=10N+50N=60N=ρ液V排g=ρ液h1Sg h1=0.6m
解:W=P总t (P红+P铃) t=20w×5min=6000J
减少乙电磁铁的线圈匝数:将乙电磁铁的弹簧适当向左移动