Question

7．如圖甲所示為一風力報警器原理圖，虛線框內(nèi)是豎直放置的開關(guān)S，上端的風力探頭通過中心滑桿可帶動下端的金屬片上下移動（摩擦不計），AA′、BB′是電路中的兩組觸點．
（1）當所測水平風速增大到一定程度后，報警燈亮，圖中報警燈是L₁（選填“L₁”或“L₂”）燈，此報警器中的風力探頭應用了空氣的流速越大，壓強越小，當探頭受到的升力大于系統(tǒng)的重力時，金屬片上升到與AA'接觸，報警燈亮原理．
（2）此風力報警器的不足之一是風速達到報警速度后不能直觀地告訴我們風速的大小，小張同學經(jīng)過思考對電路進行了改進（如圖乙），其中A為金屬棒，A′為一電阻絲，開關(guān)S向上運動時剛好可以接觸到A和A′，而且和A、A′之間的摩擦可以忽略不計．
根據(jù)小張同學的設(shè)計，風力報警器報警后報警燈的亮度如果增加，說明風速在變大．
（3）小王同學認為圖甲所示的風力報警器還有不完善的地方，因為若不在報警器的附近，人們就無法看到報警燈的工作狀況．小王認為可以在電路中增加一個電鈴來解決這個問題，現(xiàn)在給你電鈴（符號）和若干導線，請你設(shè)計電路，在答題卡丙圖中把電路補充完整．

Answer 1

分析 （1）先分析兩燈泡的連接方式，然后判斷金屬片分別在AA′或BB′處時，用電器的工作情況；
再比較風力探頭上方和下方空氣流速的關(guān)系，然后根據(jù)空氣的速度越大，壓強越小的思路分析風力探頭受到力的方向，并根據(jù)風力探頭運動的方向確定金屬片接通的線路．
（2）當風速變大時，風力探頭向上移動，電阻絲A′接入電路中的長度變短，電路中電阻變小，電流變大，小燈泡的亮度變大；
（3）報警器所測水平風速增大到一定程度后，報警燈L₁亮，同時電鈴響，據(jù)此設(shè)計電路．

解答 解：（1）從圖中可以看出，兩個燈泡并聯(lián)連接，當金屬片與AA′接觸時，燈L₁工作；當金屬片與BB′接觸時，燈L₂工作；
當有水平風速時，風力探頭的上方的流速將大于風力探頭下方的流速，風力探頭將受到一個向上的作用力，因此當空氣流速增大到一定程度時，風力探頭將向上運動，當上升到與AA′接觸時，燈L₁工作，并報警．
（2）觀察圖乙可知，如果風力報警器報警后報警燈的亮度增加，說明小燈泡的實際功率變大，電路中電流變大，則電阻絲A′接入電路中的電阻變小，電阻絲長度變小，說明風速變大；
（3）為了不在報警器的附近，也能夠知道報警燈的工作狀況，可以將電鈴與報警燈L₁串聯(lián)，當所測水平風速增大到一定程度后，報警燈L₁亮，同時電鈴響，設(shè)計電路如下：

故答案為：（1）L₁；空氣的流速越大，壓強越小，當探頭受到的升力大于系統(tǒng)的重力時，金屬片上升到與AA'接觸，報警燈亮；（2）變大；（3）見上圖（也可以將電鈴與燈泡L₁）．

點評 解答本題的關(guān)鍵是知道流體壓強與流速的關(guān)系，會根據(jù)動觸點的運動情況分析電路的工作狀態(tài)，有一定的難度．