Question

【題目】為響應(yīng)市政府提出的“創(chuàng)建海綿型城市”的號(hào)召，小科設(shè)計(jì)了如圖所示的市政自動(dòng)排水裝置模型，控制電路由電壓為12V、最大容量為6000mAh的蓄電池供電，蓄電池用“發(fā)電玻璃”制成的太陽能電板充電。R0為定值電阻，R為壓敏電阻，壓敏電阻通過杠桿ABO與圓柱形浮體相連，AO：BO＝4：1，壓敏電阻的阻值隨壓力變化

的關(guān)系如下表。（壓板、杠桿和硬質(zhì)連桿的質(zhì)量及電磁鐵線圈電阻忽略不計(jì)，所用綠燈紅燈及排水泵的額定電壓均為220V）

壓敏電阻受到的壓力F/N	60	120	180	240	300	360	420	480	…
壓敏電阻R阻值/Ω	400	260	180	125	100	80	65	55	…

（1）“發(fā)電玻璃”面積為0.2m2，其光電轉(zhuǎn)化率為10%，要對(duì)沒有電的控制電路蓄電池充滿電需要_____小時(shí).（太陽能輻射到每平方米地面上的平均功率按1kW計(jì)算）

（2）按照設(shè)計(jì)要求，當(dāng)水位上升到浮體剛好全部浸入水中時(shí)，壓敏電阻受到壓力為360N，通過電磁鐵線圈的電流為100mA，排水泵啟動(dòng)；R0的電阻為_____Ω。該浮體重力為10N，浮體剛好全部浸入水中時(shí)受到的浮力為_____N。

（3）制作壓敏電阻的材料屬于_____（填“導(dǎo)體”或“半導(dǎo)體“）。在實(shí)際調(diào)試過程中，小科發(fā)現(xiàn)水位已達(dá)到安全位置上限，但排水裝置還未啟動(dòng)。如果在其他條件保持不變的前提下，要使排水裝置符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該將與壓敏電阻相連的壓板向_____（填“左”或“右“）移動(dòng)。

（4）若選用額定功率為5kW的排水電動(dòng)機(jī)，排水泵機(jī)械效率為80%，工作2小時(shí)能將_____kg的水抽到6米高處。(g=10N／kg)

Answer 1

【答案】3.6h 40 100 半導(dǎo)體 右 480000

【解析】

（1）控制電路蓄電池沖滿電時(shí)儲(chǔ)存的電能：

由題意得：

所以：

（2）在控制電路中，R0與壓敏電阻串聯(lián)，電磁鐵線圈的電流為100mA。

由得，

由表中數(shù)據(jù)得，壓敏電阻受到壓力為360N時(shí)，壓敏電阻R阻值為80。

設(shè)此時(shí)連桿對(duì)A端的作用力為FA，壓敏電阻對(duì)B處的作用力為FB，
已知AO：BO＝4：1
根據(jù)杠桿的平衡條件有：，則：
因?yàn)榱Φ淖饔檬窍嗷サ�，所�?/span>A端對(duì)浮體向下的壓力：，
由力的平衡條件可得，此時(shí)浮體受到的浮力：

（3）制作壓敏電阻的材料屬于半導(dǎo)體,水位已達(dá)到安全位置上限，排水裝置還未啟動(dòng)（說明控制電路的電流減�。�，由歐姆定律可知，應(yīng)減小控制電路中的電阻以增大控制電路中電流，從而使電磁鐵磁性增強(qiáng)吸下銜鐵，而其他條件保持不變，則應(yīng)減小壓敏電阻R的阻值，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，應(yīng)增大壓敏電阻受到的壓力；在A端作用力和動(dòng)力臂不變的情況下，由杠桿平衡條件知，將壓板向右移動(dòng)時(shí)，減小了阻力臂，可增大對(duì)壓敏電阻的壓力。

（4）若選用額定功率為5kW的排水電動(dòng)機(jī)，排水泵機(jī)械效率為80%，工作2小時(shí)做的有用功為：