Question

7．如圖甲所示為一風(fēng)力報(bào)警器原理圖，虛線框內(nèi)是豎直放置的開關(guān)S，上端的風(fēng)力探頭通過中心滑桿可帶動(dòng)下端的金屬片上下移動(dòng)（摩擦不計(jì)），AA′、BB′是電路中的兩組觸點(diǎn)．
（1）當(dāng)所測(cè)水平風(fēng)速增大到一定程度后，報(bào)警燈亮，圖中報(bào)警燈是L₁（選填“L₁”或“L₂”）燈，此報(bào)警器中的風(fēng)力探頭應(yīng)用了空氣的流速越大，壓強(qiáng)越小，當(dāng)探頭受到的升力大于系統(tǒng)的重力時(shí)，金屬片上升到與AA'接觸，報(bào)警燈亮原理．
（2）此風(fēng)力報(bào)警器的不足之一是風(fēng)速達(dá)到報(bào)警速度后不能直觀地告訴我們風(fēng)速的大小，小張同學(xué)經(jīng)過思考對(duì)電路進(jìn)行了改進(jìn)（如圖乙），其中A為金屬棒，A′為一電阻絲，開關(guān)S向上運(yùn)動(dòng)時(shí)剛好可以接觸到A和A′，而且和A、A′之間的摩擦可以忽略不計(jì)．
根據(jù)小張同學(xué)的設(shè)計(jì)，風(fēng)力報(bào)警器報(bào)警后報(bào)警燈的亮度如果增加，說明風(fēng)速在變大．
（3）小王同學(xué)認(rèn)為圖甲所示的風(fēng)力報(bào)警器還有不完善的地方，因?yàn)槿舨辉趫?bào)警器的附近，人們就無法看到報(bào)警燈的工作狀況．小王認(rèn)為可以在電路中增加一個(gè)電鈴來解決這個(gè)問題，現(xiàn)在給你電鈴（符號(hào)）和若干導(dǎo)線，請(qǐng)你設(shè)計(jì)電路，在答題卡丙圖中把電路補(bǔ)充完整．

Answer 1

分析 （1）先分析兩燈泡的連接方式，然后判斷金屬片分別在AA′或BB′處時(shí)，用電器的工作情況；
再比較風(fēng)力探頭上方和下方空氣流速的關(guān)系，然后根據(jù)空氣的速度越大，壓強(qiáng)越小的思路分析風(fēng)力探頭受到力的方向，并根據(jù)風(fēng)力探頭運(yùn)動(dòng)的方向確定金屬片接通的線路．
（2）當(dāng)風(fēng)速變大時(shí)，風(fēng)力探頭向上移動(dòng)，電阻絲A′接入電路中的長度變短，電路中電阻變小，電流變大，小燈泡的亮度變大；
（3）報(bào)警器所測(cè)水平風(fēng)速增大到一定程度后，報(bào)警燈L₁亮，同時(shí)電鈴響，據(jù)此設(shè)計(jì)電路．

解答 解：（1）從圖中可以看出，兩個(gè)燈泡并聯(lián)連接，當(dāng)金屬片與AA′接觸時(shí)，燈L₁工作；當(dāng)金屬片與BB′接觸時(shí)，燈L₂工作；
當(dāng)有水平風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力探頭的上方的流速將大于風(fēng)力探頭下方的流速，風(fēng)力探頭將受到一個(gè)向上的作用力，因此當(dāng)空氣流速增大到一定程度時(shí)，風(fēng)力探頭將向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)上升到與AA′接觸時(shí)，燈L₁工作，并報(bào)警．
（2）觀察圖乙可知，如果風(fēng)力報(bào)警器報(bào)警后報(bào)警燈的亮度增加，說明小燈泡的實(shí)際功率變大，電路中電流變大，則電阻絲A′接入電路中的電阻變小，電阻絲長度變小，說明風(fēng)速變大；
（3）為了不在報(bào)警器的附近，也能夠知道報(bào)警燈的工作狀況，可以將電鈴與報(bào)警燈L₁串聯(lián)，當(dāng)所測(cè)水平風(fēng)速增大到一定程度后，報(bào)警燈L₁亮，同時(shí)電鈴響，設(shè)計(jì)電路如下：

故答案為：（1）L₁；空氣的流速越大，壓強(qiáng)越小，當(dāng)探頭受到的升力大于系統(tǒng)的重力時(shí)，金屬片上升到與AA'接觸，報(bào)警燈亮；（2）變大；（3）見上圖（也可以將電鈴與燈泡L₁）．

點(diǎn)評(píng) 解答本題的關(guān)鍵是知道流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系，會(huì)根據(jù)動(dòng)觸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況分析電路的工作狀態(tài)，有一定的難度．