Question

12．問題解決--設計“超重報警器”：
小雨想利用電磁繼電器自制一種“超重報警器”．要求：當物重達到150N時，電鈴響報警，反之綠燈亮顯示正常．他找來以下器材：電磁繼電器（部分電路已接好），輕質硬刻度尺、電鈴、綠燈、滑輪各一個，線繩和導線若干，一根輕質硬彈簧，一端已經固定，另一端連接觸點P，彈簧的最大伸長量與觸點P、M之間的距離相等，彈簧能承受的最大拉力為50N．
請利用上述器材幫小雨制作“超重報警器”在虛線框中完成裝置設計，并簡述工作過程．

Answer 1

分析 物體的重力大于彈簧能承受的最大拉力，要測物體的重力應借助于杠桿，物體位于杠桿的一端，另一端要與彈簧連接，要使杠桿平衡，需要利用動滑輪改變彈簧拉力的方向；當物重達到150N時，PM接觸，電磁鐵有磁性，銜鐵被吸引后與B接通，電鈴響報警說明電鈴位于B所做支路；反之，物重小于150N時，PM不接觸，電磁鐵無磁性，銜鐵與A接通，綠燈亮，據此分析解答．

解答 解：由題可知，彈簧能承受的最大拉力小于物重；要測物重，應借助于輕質硬刻度尺和滑輪，杠桿一端掛物體，另一端通過滑輪與彈簧測力計相連，
由GL_物=F_彈簧L_彈簧可得，$\frac{{L}_{物}}{{L}_{彈簧}}$=$\frac{{F}_{彈簧}}{G}$=$\frac{50N}{150N}$=$\frac{1}{3}$；
當物重達到150N時，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警；反之，物重小于150N時，PM不接觸，電磁鐵無磁性，銜鐵始終與A接通，綠燈亮，如下圖所示：

工作過程：A端加物體，當G_A=150N時，PM接觸，銜鐵吸下，鈴響；當G_A＜150N時，PM不接觸，銜鐵沒有吸下，綠燈亮．
故答案為：設計的裝置如上圖所示；
工作過程：A端加物體，當G_A=150N時，PM接觸，銜鐵吸下，鈴響；當G_A＜150N時，PM不接觸，銜鐵沒有吸下，綠燈亮．

點評 本題考查了實物電路圖的連接和設計，明白杠桿和定滑輪的特點以及電磁鐵的工作原理是關鍵．