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  • 更新 2022-09-04
  • 科目 物理
  • 题型 计算题
  • 难度 较难
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为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召,小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型,控制电路由电压为 12 V 、最大容量为 100 Ah 的蓄电池供电,蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。 R 0 为定值电阻, R 为压敏电阻,压敏电阻通过杠杆 ABO 与圆柱形浮体相连, AB : BO = 4 : 1 ,压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表。(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计,所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为 220 V )

压敏电阻受到的压力 F / N

60

120

180

240

300

360

420

480

压敏电阻 R 阻值 / Ω

500

360

260

180

120

80

65

55

(1)当水位在安全位置以下时绿灯亮,排水泵不工作;当水位达到安全位置上限时红灯亮,同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。

(2)“发电玻璃”光电转化率接近 18 % .要求在 5 h 内对控制电路的蓄电池充满电,则选用的“发电玻璃”面积至少为   m 2 .(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按 1000 W 计算,计算结果精确到 0 . 1 m 2 )

(3)按照设计要求,当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时,压敏电阻受到压力为 360 N ,通过电磁铁线圈的电流为 100 mA ,排水泵启动;当水位回落到浮体只有 2 5 体积浸入水中时,硬质杠杆 ABO 仍处于水平位置,线圈中电流为 30 mA ,排水泵停止工作,则小科应选择重力为多大的浮体?

(4)在实际调试过程中,小科发现水位已达到安全位置上限,但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下,要使排水装置符合设计要求,应该将与压敏电阻相连的压板向  (填“左”或“右“ ) 移动。

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为响应宁波市政府提出的创建海绵型城市的号召,小科设计了如图所