Question

干簧管（也叫干簧继电器）比一般机械开关结构简单、体积小、速度高、工作寿命长；而与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，工作可靠性很高。如图甲所示为干簧管的结构简图，其中磁簧片是一种有弹性的薄铁片，被固定于玻璃管上。

（1）当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管 的磁簧片就会被________，且靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点将会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消失，在弹力的作用下触点就会________。

（2）某同学设想用干簧管制作水位自动报警器，下图是他设计的一部分情况，请帮助他完成其余部分的设计：

（1）设永久磁铁所受的重力为3N，浮球的体积为200cm³，不计滑轮处的摩擦。则要想让此装置能正常工作，浮球的质量应满足什么条件（取g=10N/kg）？

（2）他手边还有开关、红灯、绿灯和电铃各一个，导线若干，请在图中的虚线方框内画出报警电路，要求：水位到达A处时，红灯亮，电铃报警；水位到达B处时，绿灯亮，电铃报警。

 

Answer 1

（1）磁化；断开。（2分）

（2）浮球浸没入水中时受到的浮力为

……………………1分

设浮球刚好浸没入水中，浮球必须上浮，则必须满足

设浮球刚好离开水面时，浮球必须下降，则必须满足 

因此要想让此装置能正常工作，此浮球所受的重力应满足：5N>G_浮球>3N……………1分

由公式G=mg可以算出浮球的质量应满足：0.5kg>m_浮球>0.3kg  …………………1分

（3）如图所示：………………………………………………………………………2分

全部正确给2分，不画开关扣1分，不标出红、绿灯或标错不得分。

解析:（1）当将一个条形磁铁与干簧管平行放置时，干簧管 的磁簧片就会被磁化，且靠近的那两个端点会被磁化成异名磁极而相互吸引，触点将会闭合，将电路接通；当条形磁铁远离干簧管时，磁簧片的磁性消失，在弹力的作用下触点就会断开。

（2）浮球浸没入水中时受到的浮力为

 

设浮球刚好浸没入水中，浮球必须上浮，则必须满足

设浮球刚好离开水面时，浮球必须下降，则必须满足 

因此要想让此装置能正常工作，此浮球所受的重力应满足：5N>G_浮球>3N

由公式G=mg可以算出浮球的质量应满足：0.5kg>m_浮球>0.3kg

（2）他手边还有开关、红灯、绿灯和电铃各一个，导线若干，请在图中的虚线方框内画出报警电路，要求：水位到达A处时，红灯亮，电铃报警；水位到达B处时，绿灯亮，电铃报警。