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干簧管
干簧管是一种利用磁场信号来控制的线路开关器件,也叫磁控开关.常用的干簧管有单触点和双触点两种.
如图为单触点干簧管的结构示意图.其外壳是一根密封的玻璃管,管中装有两个磁性材料制成的弹性簧片电板,还灌有一种惰性气体.平时,玻璃管中的两个磁簧片触点部位是分开的(如图甲).当有磁性物质靠近玻璃管时,在合适的磁场的作用下,管内的两个簧片的触点部位被磁化成为异名磁极就会互相吸引接触,簧片就会吸合在一起,使结点所接的电路连通(如图乙).外磁力消失后,两个簧片由于本身的弹性而分开,线路就断开.
干簧管中的磁性材料是指铁、钴、镍等能被磁铁吸引的材料,它分为软磁性材料和硬磁性材料两种.软磁性材料是指既容易被磁化而获得磁性又很容易失去磁性的物质.硬磁性材料是指不容易被磁化而获得磁性,但一旦获得磁性又很不容易失去的物质.磁体周围的磁性材料被磁化后的极性与放置在该处的小磁针的极性相似,如我们拿一根铁棒的一端靠近或接触磁铁的N极时,这一端就会被磁化成S极,它的另一端则会被磁化成N极.
双触点干簧管类似于单刀双掷开关,它的工作原理是:没有磁场时,簧片1与簧片2接通(如图丙),当有外界磁力时,簧片1与簧片2的连接断开,簧片1与簧片3触点部位接通(如图丁),其中簧片1是公共端,簧片2是常闭接点,簧片3是常开接点。簧片中有一片是用只导电不导磁的材料做成.
干簧管外绕上能产生磁场的线圈就成了干簧继电器,当线圈通电后,管中磁性材料制成的簧片的自由端分别被磁化成N极和S极而相互吸引,因而接通被控电路.线圈断电后,干簧片在本身的弹力作用下分开,将线路切断.
(1)单触点干簧管中的磁簧片是用 (选填“软”或“硬”)磁性材料制成的.
(2)单触点干簧管在 (选填“断开”或“闭合”)时,磁簧片具有弹性势能.
(3)双触点干簧管的1、2、3三个簧片的对应制作材料可能是
A.铁、铁、铜 B.铁、铜、铁
C.铜、铁、铜 D.铁、钴、铁
(4)当条形磁铁按左图所示的方式从A移动到B,下列能反映电路中的电流随时间变化的图象是 .
(5)如图为一运用干簧继电器的电路,当开关S闭合后,它的工作特点是
A.红灯、绿灯交替发光
B.红灯长亮,绿灯亮、灭交替
C.绿灯长亮,红灯亮、灭交替
D.红灯长亮,绿灯不亮
(每空2分,共10分)观看了电视播放的飞机在空中水平飞行投弹攻击地面目标的军事学习后,军事迷小兵对炮弹离开飞机后影响其水平飞行距离大小的因素产生了两个猜想:①飞机水平飞行的速度越大,炮弹离开飞机后飞行的水平面距离越远;②炮弹离开飞机后飞行的水平距离跟飞机飞行高度有关.为了验证猜想,小兵在老师的指导下进行了如图所示的实验:
①让水球从光滑斜槽上的A点自由滑下,经C点后沿水平方向运动离开斜槽,最后落在地面上的P1点.
②保持斜槽的高度不变,让小球从斜槽上的B点自由滑下,经C点离开斜槽,最后落在地面上的P2点.此时小球经过C点的速度____(选填“大于”、“等于”或“小于”)上一步中小球经过C点的速度,由此可证明猜想①是____(选填“正确”或“错误”)的.
③为验证猜想②,应控制小球离开C点时____的大小不变.小兵增加h的高度,仍让小球从A点自由滑下,此时小球落在地面上的P3点,比较OP3和____(选填“OP1”或“OP2”)可得结论:飞机飞行的高度越高,炮弹离开飞机后飞行的水平距离越____(选填“大”或“小”)
技能与应用题(每空2分,共16分)
(1)在田径比赛的4´100m接力中,公认的强队偶尔会因交接棒时的失误而与冠军失之交臂.请你给他们提出一个建议:____________________________________.
(2)赵亮同学利用光路图作出了当蜡烛位于一倍焦距和二倍焦距之间时成像的特点(如图所示).实际上,从烛焰A点发出的无数条光线透过凸透镜发生折射后,都在A′点会聚,A′点就是A所成的像点.赵亮在作图时选择的是两条特殊光线,其中一条是“经过光心的光线,经透镜后不改变传播方向,沿直线传播”,请你仿照划线部分的描述,对另一条光线进行描述:________________________________________________________________.
(3)下表列出的是在进行探究实验时遇到的一些实际问题,请你把解决问题的方法填写在表中对应的空格里.
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(4)一个大烧杯倒扣在桌面上,里边充以烟雾,用手电筒通过杯底自上而下照射,调节手电筒的聚光圈,使通过烟雾的光成粗细均匀的柱形光束(图-甲):
①烧杯内充以烟雾,是利用了烟尘微粒对光的_____________来显示光通过的路径.
②烧杯底放一个凸透镜,观察到的现象如图-乙所示,说明凸透镜对光有 作用.
③烧杯底放一个凹透镜,观察到的现象如图-丙所示,说明凹透镜对光有 作用.
小明根据所学的电学知识,想设计一个汽车超载自动报警电路.他查阅了相关资料了解到压敏电阻是阻值随压力变化而变化的元件,并了解到压敏电阻在生活中的一种应用——压力传感器.压力传感器受到的压力越大,输出的电压就越大,用它可以称量汽车的重.某压力传感器输出电压与压力的关系如下表:
小明利用该压力传感器和电阻箱R'(最大电阻999.9Ω)及部分其它器材设计了图甲所示的电路,闭合开关S,当线圈中电流大于或等于20mA时,电磁继电器的衔铁被吸合.已知继电器线圈的电阻为25Ω,继电器电路的电源电压由传感器的输出电压U提供.(假设U不受继电器电路影响)
(1)根据表格中数据,请在图乙给定的坐标系中描绘出压力传感器的输出电压随压力变化的图像;
(2)当压力增加到一定程度时,电铃报警,说明汽车超载,则图甲中电铃应接在(选填“A、B”或“C、D”)两端;
(3)小明希望压力大于或等于2.4×105N时,启动报警系统,则电阻箱R'的电阻应调节到多大?
(4)要使该装置报警,汽车的最小重力为多少?
磁场的强弱可用磁感应强度(B)表示,单位为特(T)。某些材料的电阻值随磁场增强而增大的现象称为磁阻效应,用这些材料制成的电阻称为磁敏电阻,利用磁敏电阻可以测量磁感应强度。某磁敏电阻RB在室温下的阻值与外加磁场B大小间的对应关系如表所示。
外加磁场B/T |
0 |
0.04 |
0.08 |
0.12 |
0.16 |
0.20 |
磁敏电阻RB/Ω |
150 |
170 |
200 |
230 |
260 |
300 |
把RB接入如图所示电路(电源电压恒为9V,滑动变阻器R’上标
有“100Ω 1A”字样),并在室温下进行实验。
(1)当外加磁场增强时,电路中的电流(填“变大”、“变小”或“不变”);为了使电压表的示数保持不变,滑动变阻器R’的滑片JF)应向(填“a”或“b”)端移动;
(2)RB所在处无外加磁场时,RB=150Ω;此时闭合开关,滑片P在a端和b端之间移动时,电压表示数的变化范围是多少?(不计实验电路产生的磁场,下同)
(3)当电路置于某磁场处,滑动变阻器R’滑片P位于b端时,电压表的示数为6V,则该处磁场的磁感应强度为T。
你见过戴着面罩或墨镜的工人进行电焊作业吗?电焊是利用电流的热效应产生高温,将焊条熔化,从而使两金属部件焊接在一起。电焊机工作时有很大电流,但不会连续工作,所以导线中会产生迅速变化、时断时续的电流。
(1)电焊机输出电压40 V、输出功率2000W,某种橡皮绝缘铜芯导线在常温下安全载流量(长时间通电时的最大安全电流)如下表,从安全角度考虑,计算说明应选择哪种导线作为电焊机的输出导线?
导线规格 |
||||
导线横截面积S/mm2 |
2.5 |
4 |
6 |
10 |
安全载流量I/ A |
28 |
37 |
47 |
68 |
(2)焊条熔点为1100℃,比热容为0.4×103J/(kg·℃)。假设电流放出的热量全部被焊条吸收并使焊条升温,电焊机工作4s,可使一根质量为20g的焊条全部熔化吗?
(3)电焊机工作时会对周围的居民或行人的生活造成一定的影响,请指出其中的两点。