Question

【題目】干簧管（也叫干簧繼電器）比一般機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、速度高、工作壽命長；而與電子開關(guān)相比，它又有抗負(fù)載沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，工作可靠性很高．如圖甲所示為干簧管的結(jié)構(gòu)簡圖，其中磁簧片是一種有彈性的薄鐵片，被固定于玻璃管上．
（1）當(dāng)將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時，干簧管的磁簧片就會被 ， 且靠近的那兩個端點(diǎn)會被磁化成異名磁極而相互吸引，觸點(diǎn)將會閉合，將電路接通；當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時，磁簧片的磁性消失，在彈力的作用下觸點(diǎn)就會 ．
（2）某同學(xué)設(shè)想用干簧管制作水位自動報警器，圖2是他設(shè)計的一部分情況，請幫助他完成其余部分的設(shè)計： ①設(shè)永久磁鐵所受的重力為3N，浮球的體積為200cm3 ， 不計滑輪處的摩擦．則要想讓此裝置能正常工作，浮球的質(zhì)量應(yīng)滿足什么條件（取g=10N/kg）？
②他手邊還有開關(guān)、紅燈、綠燈和電鈴各一個，導(dǎo)線若干，請在圖中的虛線方框內(nèi)畫出報警電路，要求：水位到達(dá)A處時，紅燈亮，電鈴報警；水位到達(dá)B處時，綠燈亮，電鈴報警．

Answer 1

【答案】
（1）磁化；斷開
（2）解：浮球浸沒水中受到的浮力：

F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×10N/kg×200×10﹣6m3=2N，

設(shè)浮球剛好浸沒水中，浮球必須上浮，則必須滿足G浮球＜F浮+G磁鐵=2N+3N=5N，

設(shè)浮球剛好離開水面，浮球必須下降，則必須滿足G浮球＞G磁鐵=3N，

因此要想讓此裝置能正常工作，此浮球所受的重力應(yīng)滿足：

5N＞G浮球＞3N，

根據(jù)G=mg可知浮球的質(zhì)量應(yīng)滿足：0.5kg＞m浮球＞0.3kg；②當(dāng)浮球上升到最高水位時，條形磁鐵下沉到干簧管2所在的位置，此時條形磁鐵使干簧管的磁簧片接觸，導(dǎo)致其所在的電路接通，所以紅燈亮，電鈴響．

同理，當(dāng)浮球下降到最低水位時，條形磁鐵上升到干簧管1所在的位置，此時條形磁鐵使干簧管的磁簧片接觸，導(dǎo)致其所在的電路接通，所以綠燈亮，電鈴響．

如下圖所示：

【解析】解：（1）當(dāng)將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時，干簧管的磁簧片就會被磁化，且靠近的那兩個端點(diǎn)會被磁化成異名磁極而相互吸引，觸點(diǎn)就會閉合，將電路接通；當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時，磁簧片的磁性消失，在彈力的作用下觸點(diǎn)就會斷開．答：（1）磁化；斷開；（2）①浮球的質(zhì)量應(yīng)滿足條件：0.5kg＞m浮球＞0.3kg．②如圖所示．
【考點(diǎn)精析】利用阿基米德原理和磁化的概念對題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知阿基米德原理：浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力．這個規(guī)律叫做阿基米德原理，即 F浮= G排 =ρ液gv排；磁化：使原來沒有磁性的物體帶上磁性的過程．