第42页 - 同步练习九年级物理苏科版江苏凤凰科学技术出版社

A

$E、F$

S

解：$(2)$由图$(\mathrm {b})$可知，当$F = 4000N$时，$R_{2}=800\ \mathrm {Ω}。$

根据串联电路电阻特点$R = R_{0}+R_{1}+R_{2}$

则$R=150\ \mathrm {Ω}+ 250\ \mathrm {Ω}+600\ \mathrm {Ω}= 1200\ \mathrm {Ω}。$则$I=\frac {6V}{1200\ \mathrm {Ω}}=0.005A = 5\ \mathrm {mA}。$

$(3)$根据$R=\frac {U}{I'}，$$U = 6V，$$I'=0.01A，$则$R'=\frac {6V}{0.01A}=600\ \mathrm {Ω}。$

此时$R_{2}'=R'-R_{0}-R_{1}，$$R_{0}=150\ \mathrm {Ω}，$$R_{1}=250\ \mathrm {Ω}，$$R'=600\ \mathrm {Ω}，$

所以$R_{2}'=600\ \mathrm {Ω}- 150\ \mathrm {Ω}- 250\ \mathrm {Ω}=200\ \mathrm {Ω}。$

由图$(\mathrm {b})$可知，当$R_{2}' = 200\ \mathrm {Ω}$时，$F'=10000N。$

人的总重力$G_{人}=F'-G_{梯}，$$G_{梯}=4000N，$$F'=10000N，$

则$G_{人}=10000N - 4000N = 6000N。$

每人重力$G = mg，$$m = 70\ \mathrm {kg}，$$g = 10\ \mathrm {N/kg}，$$G = 70\ \mathrm {kg}×10\ \mathrm {N/kg} = 700N。$

限载人数$n=\frac {G_{人}}{G}=\frac {6000N}{700N}≈8.57，$

所以限载人数为$8$人。

$(4)$两种改进措施：措施一$：$增大控制电路电源电压$U。$

措施二$：$减小电阻箱$R_{1}$的设定电阻：

【分析】
要解决此题，需结合条形磁体的特性：条形磁体两端（磁极）磁性最强，中间磁性极弱几乎无磁性。分两种情况分析：
1. 图(a)中，手拿a，b不掉，说明a对b有吸引力，存在两种可能：a有磁性，b无磁性（a的磁极吸引铁磁性材料b）；或a、b都有磁性且异名磁极相对。
2. 图(b)中，手拿b，无法吸住a，若b有磁性，其下端（磁极）应能吸引a（即使a无磁性，磁体也能吸引铁磁性材料），但实际吸不住，说明b没有磁性；反过来，a有磁性时，图(a)中a的磁极（下端）能吸引无磁性的b，符合题意。综上可判断a有磁性，b没有磁性。
【解析】
根据条形磁体“两端磁性强，中间磁性弱”的特性分析：
1. 图(a)中，手拿a，b不掉，说明a对b有吸引力。若a有磁性，其下端（磁极）可吸引无磁性的铁磁性材料b，与现象相符。
2. 图(b)中，手拿b，无法吸住a，若b有磁性，其下端（磁极）应能吸引铁磁性材料a，但实际不能，说明b没有磁性。
因此只有a有磁性，b没有磁性，对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
条形磁体磁性分布，磁体吸铁特性
【点评】
本题考查磁体的基本特性，解题关键是抓住条形磁体两端磁性强、中间磁性弱的特点，通过对比两种实验现象，排除错误选项得出结论。
【难度系数】
0.6

【分析】
1. 第一问：当电梯超载时，线圈电流达到阈值，衔铁被吸合，此时受控电路中E、F接通，电铃应接在此处；根据安培定则，右手握住螺线管，电流从下端流入上端流出，可判断电磁铁上端为S极。
2. 第二问：先从图(b)中找到空载时（压力4000N）对应的$R_2$阻值，再根据串联电路电阻规律计算控制电路总电阻，最后利用欧姆定律计算空载时的电流。
3. 第三问：先根据欧姆定律算出电流为10mA时控制电路的总电阻，减去已知的$R_0$、$R_1$得到此时$R_2$的阻值，从图(b)找到对应压力，减去电梯自重得到人的总重力，再结合每人重力计算限载人数（人数取整数）。
4. 第四问：要减少限载人数，需让更小的压力下线圈电流达到10mA，可通过增大控制电路电源电压（相同电阻下电流更大）、减小电阻箱$R_1$的阻值（总电阻减小，电流更容易达到阈值）等方式实现。
【解析】
(1) 当电梯超载时，衔铁被吸合，受控电路中E、F接通，电铃响起，故自动报警电铃应接在$\boldsymbol{E、F}$之间；根据安培定则，右手握住电磁铁，电流从下端流入，上端流出，可知电磁铁通电时上端为$\boldsymbol{S}$极。
(2) 由图(b)可知，当压力$F=4000\ \mathrm{N}$时，$R_{2}=800\ \mathrm{Ω}$。
控制电路总电阻：$R=R_{0}+R_{1}+R_{2}=150\ \mathrm{Ω}+250\ \mathrm{Ω}+800\ \mathrm{Ω}=1200\ \mathrm{Ω}$
根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，空载时控制电路电流：
$I=\frac{6\ \mathrm{V}}{1200\ \mathrm{Ω}}=0.005\ \mathrm{A}=5\ \mathrm{mA}$
(3) 当线圈电流$I'=10\ \mathrm{mA}=0.01\ \mathrm{A}$时，控制电路总电阻：
$R'=\frac{U}{I'}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.01\ \mathrm{A}}=600\ \mathrm{Ω}$
此时压敏电阻的阻值：$R_{2}'=R'-R_{0}-R_{1}=600\ \mathrm{Ω}-150\ \mathrm{Ω}-250\ \mathrm{Ω}=200\ \mathrm{Ω}$
由图(b)可知，当$R_{2}'=200\ \mathrm{Ω}$时，对应的压力$F'=10000\ \mathrm{N}$
人的总重力：$G_{人}=F'-G_{梯}=10000\ \mathrm{N}-4000\ \mathrm{N}=6000\ \mathrm{N}$
每人的重力：$G=mg=70\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=700\ \mathrm{N}$
限载人数：$n=\frac{G_{人}}{G}=\frac{6000\ \mathrm{N}}{700\ \mathrm{N}}≈8.57$，取整数为$\boldsymbol{8}$人。
(4) 改进措施：
措施一：增大控制电路电源电压$U$；
措施二：减小电阻箱$R_{1}$的设定电阻。
【答案】
(1) $\boldsymbol{E、F}$；$\boldsymbol{S}$
(2) $\boldsymbol{5\ \mathrm{mA}}$
(3) $\boldsymbol{8}$人
(4) 增大控制电路电源电压；减小电阻箱$R_{1}$的设定电阻（合理即可）
【知识点】
欧姆定律；串联电路电阻规律；安培定则
【点评】
本题结合电磁继电器的工作原理，综合考查了欧姆定律的应用、串联电路的特点以及结合图像分析数据的能力，需要将电磁学与电学计算相结合，注重知识的综合应用，对学生的分析和计算能力有一定要求。
【难度系数】
0.6