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3.电梯为居民出入带来很大的便利,小明家住16楼,放学后,乘电梯回家:
    小明查阅资料,了解到出于安全考虑,电梯都设置超载自动报警系统,其工作原理如图甲所示,电路由工作电路和控制电路组成:在工作电路中,当电梯没有超载时,触点K与触点A   接触,闭合开关S,电动机正常工作;当电梯超载时,触点K与触点B接触,电铃发出报警铃声,闭合开关S,电动机不工作.在控制电路中,已知电源电压U=6V,保护电阻R1=100Ω,电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示,电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计.
(1)在图中的控制电路中,电磁铁上端为其磁场的N极,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,电磁铁的磁性增强(填“增强”、“减弱”或“不变”).
(2)若电磁铁线圈电流达到20mA时,衔铁刚好被吸住,电铃发出警报声.当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,试通过计算说明电梯是否超载?(g取10N/kg)
(3)若电铃发出警报声条件如(2),需要减小最大载客量,可采取什么措施?

分析 (1)根据右手安培定则判断出电磁铁上端的极性;在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,再根据电磁铁中电流增大时磁性增强判断此时电磁铁的磁性的变化;
(2)根据G=mg求出乘客的重力,也就是对电梯的压力,找出图象中压力对应的R2电阻值,根据欧姆定律的知识计算出此时电路中的电流,将这个电流和20mA比较得出结论;
(3)减小最大载客量,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,可采取什么措施.

解答 解:(1)观察电路可知,电磁铁中电流的方向从下向上,用右手握住螺线管,让电流方向与弯曲的四肢方向保持一致,大拇指所指的一端为电磁铁的N级,所以电磁铁上端为N极(或北极);
在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电流增大时电磁铁的磁性增强;
(2)电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,电梯受到的压力等于乘客的重力,
即F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N,
由图乙,当压力F=10000N,对应的压敏电阻阻值R2=100Ω
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以控制电路中的电流:
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{6V}{100Ω+100Ω}$=0.03A=30mA,
因为30mA>20mA,所以此时电梯超载.
(3)由于电磁铁线圈电流达到20mA时,电铃发出警报声,减小最大载客量则R2的阻值变大,为了使电路中的电流提前达到20mA,所以根据I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$可知应减小R1或增大电源电压.
答:(1)N;增强;
(2)此时电梯超载;
(3)减小R1或增大电源电压.

点评 本题考查了速度、功、功率的计算和串联电路的特点、欧姆定律的灵活应用,明白电梯超载自动报警系统的工作原理是电磁铁和知道电磁铁磁性的强弱与电流的关系是解决本题的关键.

练习册系列答案
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13.下列有关光的现象中,正确的说法是(  )
A.阳光下,微风吹拂的河面,波光粼粼,这里蕴含着光的色散
B.光垂直射在平面镜上,则其反射角是90°
C.一束光射到平面镜上保持不动,当平面镜转动5°时,反射光方向改变5°
D.小汽车前面挡风玻璃都是倾斜安装的,是为了避免挡风玻璃所成的像对司机的干扰

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14.标有“2V  0.5A”字样的小灯泡(阻值不随温度而改变)和标有“20Ω  1A”字样的滑动变阻器,连接在如图所示的电路中.已知电源电压为6V,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~3V”.闭合开关,移动滑动变阻器滑片,电流表、电压表示数的变化范围是(  )
A.0.25A~0.5A    1V~2VB.0.25A~0.6A    1V~2V
C.0.3A~0.5A    1V~1.5VD.0.25A~0.5A    1.5V~2V

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11.在做“探究杠杆的平衡条件”的实验中:

(1)某同学将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆的左端上翘,他应该将杠杆两端的平衡螺母向左(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡.
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(3)如图乙所示,撤出力F1,改在杠杆右端B处施加一个斜向下的力F2,仍使杠杆在水平位置.请在图乙中画出力F2的力臂.

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18.自行车是我们熟悉的交通工具,从自行车的结构和使用来看,它涉及到不少有关摩擦的知识.例如:轮胎上刻有花纹,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的;滚动轴承的内外圈之间装有钢球或钢柱,是通过用滚动代替滑动来减小摩擦的.

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