某研究机构设计了一款“潜水自救器”，其主要元件包括工作电路、电动气瓶及气囊等(如图甲)。其中工作电路的电压U恒为3伏，滑动变阻器R的规格为“1A.60Ω”，力敏电阻Rx的阻值随压力的改变而改变。电动气瓶内装有液态CO2 ，并没有电磁铁及连接永磁体的阀门，阀门关闭和打开的两种状态如图乙所示。当开关S断开时，阀门在弹簧拉力作用下，使出气口关闭：当开关S闭合后，且“潜水自救器”下降到预设深度时，线圈中电流达到30毫安，电磁铁即可推动永磁体使阀门右移，出气口打开为气囊充气，产生的浮力将潜水人员拉回水面，实现自救。

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1. 某研究机构设计了一款“潜水自救器”，其主要元件包括工作电路、电动气瓶及气囊等(如图甲)。其中工作电路的电压U恒为3伏，滑动变阻器R的规格为“1A.60Ω”，力敏电阻R_x的阻值随压力的改变而改变。电动气瓶内装有液态CO₂ ，并没有电磁铁及连接永磁体的阀门，阀门关闭和打开的两种状态如图乙所示。当开关S断开时，阀门在弹簧拉力作用下，使出气口关闭：当开关S闭合后，且“潜水自救器”下降到预设深度时，线圈中电流达到30毫安，电磁铁即可推动永磁体使阀门右移，出气口打开为气囊充气，产生的浮力将潜水人员拉回水面，实现自救。

(1) 永磁体放置时，需要考虑其磁极的方向，请判断水磁体的左端为极。

(2) 力敏电阻Rx的阻值随深度变化如下表。请通过计算说明：该“潜水自效器”能否通过调节滑动变阻器，实现在潜水深度为20米时自动充气。( 线圈电阻忽略不计)

深度h(米)	5	10	15	20	25	30
R_x的阻值(欧)	110	70	40	25	16	10

(3) 为保证人员安全， “潜水自救器”必须设计应急充气功能，小明提出修改方案如图内，在任何深度下出现紧急情况时，只要闭合开关S₁ ， “潜水自救器”就能立刻充气实现紧急自救。请判断此方案是否可行并说明理由：。

【考点】

欧姆定律及其应用; 磁极间的相互作用; 通电螺线管的极性和电流方向的判断;

【答案】

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解答题普通

1. 为判断短跑比赛是否抢跑，某兴趣小组设计了如图“抢跑自动指示”电路。其工作原理是：当运动员的脚压在起跑器上后，先闭合S，发令时闭合S₁ ，发令指示灯亮；运动员起跑时，装在起跑器上的压敏电阻R₀因受到的压力迅速减小，其电阻变小，电磁铁线圈中的电流明显变大，S₂被吸引而闭合，起跑器指示灯亮。( 电磁铁线圈的电阻不计)

(1) 电磁铁右端为(填“N”或“S”)极。

(2) 已知控制电路电源电压U=6伏，发令指示灯的电阻为120欧。若运动员起跑后，S和S₁仍处于闭合状态，电磁铁线圈中的电流为0.25安，计算此时压敏电阻R₀的阻值。

(3) 裁判员如何判断运动员抢跑？

解答题普通

2. 空气炸锅是一种利用热空气对流给食材加热变熟，并使食物达到近似“油炸”效果的机器。如图甲是某种空气炸锅加热管的简化电路控制电路电压为6V．R₀为热敏电阻，其阻值随温度变化如图乙所示：R为可调电阻器，电磁维电器线圈的电用忽略不计，当继电器线圈电流达到50mA时，衔铁会被吸下。工作电路电压为220V，R₁、R₂为加热电阻。

求：

(1) 控制电路开关S闭合时，电磁铁上方为极；

(2) 为使电磁继电器中的线圈磁性增强，里面一般装有；(选填 “铁棒”或“钢棒”)

(3) 使用爆米花功能时，需要温度达到200℃时吸下衔铁停止加热进行保温，此时可调电阻器R接入电路的阻值大小。

解答题普通

3. 国家规定燃气灶须安装熄火自动保护装置，在意外熄火（如汤水溢出）时，装置能自动关闭气路。图甲为小科设计的模拟装置示意图，电源电压U=9伏，R0=80欧，闭合开关S，当电磁铁线圈中的电流达到一定值时，衔铁K被释放，从而关闭气路（未画出），启动保护。不计线圈电阻，热敏电阻R1的阻值与温度的关系如图乙中图线①所示。请完成下列各题：

(1) 电磁铁上端的磁极为极。

(2) 当温度降至80℃时，衔铁K被释放，启动保护，此时线圈中的电流多大？(请写出计算过程)

(3) 现仅将R1更换为图线②所示的热敏电阻，若燃气灶熄火后，温度降至 ▲ 时才会启动保护。要使更换后的保护装置仍在80℃启动，则电阻R0阻值应该多大？

解答题困难