Question

7．如圖所示是一種水位自動報(bào)警器，當(dāng)水位上升時(shí)．水在AB間形成的等效電阻約為500Ω控制電路的電源電壓為12V，綠燈和紅燈規(guī)鉻為別標(biāo)有“220V  40W”和“220V  60W”．當(dāng)線圈中的電流大于20mA，銜鐵才能被吸下．
（1）當(dāng)處于高水位時(shí)，紅燈亮（選填“紅'或“綠．“）
（2）若要讓此報(bào)警器正常工作，線圈的電阻不得超過100Ω．
（3）若利用此裝置某次模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，處于低水位時(shí)間5分鐘，處于高水位的時(shí)間為10分鐘，則此次實(shí)驗(yàn)兩燈共消耗電能48000J．

Answer 1

分析 （1）首先應(yīng)弄清圖中所示的自動報(bào)警器工作原理：當(dāng)水位到達(dá)A時(shí)，由于一般水具有導(dǎo)電性，那么電磁鐵所在電路被接通，吸引銜鐵向下，從而接通紅燈所在電路，此時(shí)紅燈亮，而綠燈不亮．
（2）要讓此報(bào)警器正常工作，知道線圈中的最小電流，利用歐姆定律求線圈的電阻最小值；
（3）處于低水位時(shí)，只有綠燈亮；處于高水位時(shí)，只有紅燈亮；知道時(shí)間，利用W=Pt求消耗的電能．

解答 解：
（1）當(dāng)水位沒有達(dá)到A時(shí)，即處于低水位時(shí)，電磁鐵沒有磁性，只有綠燈亮；當(dāng)水位到達(dá)A時(shí)，即處于高水位時(shí)，電路接通，電磁繼電器有磁性，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下與紅燈接通，紅燈亮；
（2）要讓此報(bào)警器正常工作，線圈中的電流I=$\frac{U}{R+{R}_{AB}}$=$\frac{12V}{R+500Ω}$＞0.02A，線圈的電阻最小值為100Ω；
（3）由（1）可知處于低水位時(shí)，只有綠燈亮，5min消耗的電能W₁=P₁t₁=40W×5×60s=12000J；
處于高水位時(shí)，只有紅燈亮，10min消耗的電能W₂=P₂t₂=60W×10×60s=36000J；
此次實(shí)驗(yàn)兩燈共消耗電能：
W=W₁+W₂=12000J+36000J=48000J．
故答案為：（1）紅；（2）100；（3）48000J．

點(diǎn)評 本題考查了電磁繼電器的原理、歐姆定律的應(yīng)用和電功的計(jì)算，要求靈活運(yùn)用相關(guān)原理和公式分析解答．