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13. (★★)如图20-17为实验室常用电流表的内部结构图，多匝金属线圈悬置在磁体的两极间，线圈与一根指针相连。当线圈中有电流通过时，它受力转动带动指针偏转，便可显示出电流的大小。下列与此工作原理相同的电气设备是
【
】
A.电烙铁
B.电铃
C.发电机
D.电动机
【
】A.电烙铁
B.电铃
C.发电机
D.电动机
答案
D
14.(★★)有人发明了一种“发电地板”，如图20-18所示。发电地板的主要部件由永磁体和线圈组成，行人或车辆通过时，挤压地板使永磁体和线圈发生相对运动，使之发电。该发电地板的工作原理与图20-19中实验原理相同的是【 】
图20-19
图20-19
答案
B
15. (★★★)由金属杆组成如图20-20所示的导轨，其中水平面上两平行导轨足够长且全部置于竖直向上的磁场中，与倾斜放置的导轨ABCD平滑且固定连接。将一金属棒ab从倾斜导轨上一定高度由静止释放，运动过程中始终与导轨垂直接触且不受摩擦，请你判断ab棒在水平导轨上的运动情况：；；从能量转化的角度简述理由：；。
答案
做减速直线运动直至静止；金属棒的动能不断转化为电能,再转化为内能,直至动能为零
16. (★★★)如图20-21所示,一轻杆左端挂一矩形塑料框A,右端挂一外形相同的金属框B,以O为支点在水平位置静止。现使此装置竖直匀速下降,其下方有一方向垂直纸面向里的磁场区域(用“×”表示磁感线),当A、B框下端一同刚进入磁场时,发现杆沿逆时针方向转动,请你分析并推测此现象产生的原因：
金属框B下端进入磁场时,切割磁感线产生感应电流,受到向上的磁场力
。若将磁场方向改为垂直纸面向外,重复上述操作,杆将沿逆时针
(填“顺时针”或“逆时针”)方向转动。答案
金属框B下端进入磁场时,切割磁感线产生感应电流,受到向上的磁场力；逆时针
17.(★★★)生活中,电梯超载时,自动报警系统的电铃响起,电梯无法升降。报警系统的工作原理如图20-22甲所示,控制电路电源电压$U=6\ \mathrm{V}$,电磁铁线圈的电阻$R_0=150\ \Omega$,电阻箱的电阻$R_1$设定为$250\ \Omega$,力敏电阻的电阻为$R_2$,其大小与压力的关系如图20-22乙所示。当线圈中的电流大于或等于$10\ \mathrm{mA}$时,衔铁被吸合,工作电路中的电动机断电,报警电铃响,实现超载停机并发出提醒。
(1)电梯的自动报警电铃应接在
(2)空载时电梯底座对电阻为$R_2$的力敏电阻的压力等于电梯厢的重力,为$4000\ \mathrm{N}$,闭合开关$\mathrm{S}_1$,求空载时控制电路中的电流大小。
(3)假设人的质量为$70\ \mathrm{kg}$,求该电梯限载人数。($g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)
(4)若要求电梯限载人数减少,请对控制电路提出两种改进措施。
(1)电梯的自动报警电铃应接在
E、F
(填“C、D”或“E、F”)之间。(2)空载时电梯底座对电阻为$R_2$的力敏电阻的压力等于电梯厢的重力,为$4000\ \mathrm{N}$,闭合开关$\mathrm{S}_1$,求空载时控制电路中的电流大小。
(3)假设人的质量为$70\ \mathrm{kg}$,求该电梯限载人数。($g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)
(4)若要求电梯限载人数减少,请对控制电路提出两种改进措施。
答案
(1)E、F
(2)空载时电梯底座对电阻为$R_2$的力敏电阻的压力为4000 N时,压敏电阻对应的电阻$R_2=800\ \Omega$,控制电路的总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_0+R_1+R_2=150\ \Omega+250\ \Omega+800\ \Omega=1200\ \Omega$,
空载时控制电路中的电流$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{1200\ \Omega}=0.005\ \mathrm{A}=5\ \mathrm{mA}$。
(3)当线圈中的电流等于10 mA时,控制电路的总电阻$R_{\mathrm{总}}'=\frac{U}{I'}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10×10^{-3}\ \mathrm{A}}=600\ \Omega$,此时压敏电阻的电阻$R_2'=R_{\mathrm{总}}'-R_0-R_1=600\ \Omega-150\ \Omega-250\ \Omega=200\ \Omega$。由题图乙可知,此时对应的压力为$1×10^4\ \mathrm{N}$,即当压力$F=1×10^4\ \mathrm{N}$时超载,电梯报警,故电梯中人的总重力$G_{\mathrm{人}}=F-F_{\mathrm{空}}=1×10^4\ \mathrm{N}-4×10^3\ \mathrm{N}=6×10^3\ \mathrm{N}$,一个人的重力$G_1=mg=70\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=700\ \mathrm{N}$,电梯超载时的人数为$n=\frac{G_{\mathrm{人}}}{G_1}=\frac{6×10^3\ \mathrm{N}}{700\ \mathrm{N}}\approx8.6$,故电梯限载人数为8人。
(4)①增大控制电路电源电压$U$；②减小电阻箱的电阻$R_1$。
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(2)空载时电梯底座对电阻为$R_2$的力敏电阻的压力为4000 N时,压敏电阻对应的电阻$R_2=800\ \Omega$,控制电路的总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_0+R_1+R_2=150\ \Omega+250\ \Omega+800\ \Omega=1200\ \Omega$,
空载时控制电路中的电流$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{1200\ \Omega}=0.005\ \mathrm{A}=5\ \mathrm{mA}$。
(3)当线圈中的电流等于10 mA时,控制电路的总电阻$R_{\mathrm{总}}'=\frac{U}{I'}=\frac{6\ \mathrm{V}}{10×10^{-3}\ \mathrm{A}}=600\ \Omega$,此时压敏电阻的电阻$R_2'=R_{\mathrm{总}}'-R_0-R_1=600\ \Omega-150\ \Omega-250\ \Omega=200\ \Omega$。由题图乙可知,此时对应的压力为$1×10^4\ \mathrm{N}$,即当压力$F=1×10^4\ \mathrm{N}$时超载,电梯报警,故电梯中人的总重力$G_{\mathrm{人}}=F-F_{\mathrm{空}}=1×10^4\ \mathrm{N}-4×10^3\ \mathrm{N}=6×10^3\ \mathrm{N}$,一个人的重力$G_1=mg=70\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=700\ \mathrm{N}$,电梯超载时的人数为$n=\frac{G_{\mathrm{人}}}{G_1}=\frac{6×10^3\ \mathrm{N}}{700\ \mathrm{N}}\approx8.6$,故电梯限载人数为8人。
(4)①增大控制电路电源电压$U$；②减小电阻箱的电阻$R_1$。
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