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

吴晓林 2022-3-12 10:45

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  树友e7idw7 (最佳回答者)

  2022-3-13 14:12

  解析：

  （1）当水位在安全位置以下时时，浮体受到浮力较小，则浮体通过连杆对A端的向上作用力较小，压敏电阻受到杠杆的压力较小，由表格数据可知，压敏电阻的阻值较大，由欧姆定律可知控制电路中电流较小（不能吸引衔铁），电磁继电器衔铁在弹簧作用下被向上拉起，动触点与上方静触点接通，反之与下方静触点接通；

  由题知，绿灯亮，排水泵不工作，红灯亮，同时排水泵正常工作，说明绿灯与红灯、水泵间互不影响，即为并联，红灯与水泵同时工作，同时停止工作，且它们的额定电压均为220V，所以红灯与水泵间并联，由此画出工作电路图连接情况如图所示：

   

  （2）蓄电池充满电时储存的电能：

  W=UIt=12V×100A×3600s=4.32×10⁶J=1.2kW•h，

  由题知，发电玻璃光电转化率接近18%，在5h内对控制电路的蓄电池充满电，太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率1000W=1kW，

  设“发电玻璃”面积至少为S，所以有：

  18%×1kW/m²×S×5h=1.2kW•h，解得

  S≈1.3m²；

  （3）当浮体刚好浸没时，压敏电阻受到压力为360N，由表中数据知，此时压敏电阻的阻值R=80Ω，控制电路中R与R₀串联，措施控制电路中的电流I=100mA=0.1A，

  由串联电路特点和欧姆定律可得，定值电阻的阻值：

  R₀=R_总﹣R=﹣R=120Ω﹣80Ω=40Ω，

  设此时连杆对A端的作用力为F_A，压敏电阻对B处的作用力为F_B，

  已知AB：BO=4：1，则

  AO：BO=5：1，

  根据杠杆的平衡条件有：

  F_A×L_OA=F_B×L_OB，

  则：

  F_A==360N×=72N，

  因为力的作用是相互的，所以A端对浮体向下的压力：

  F_A'=F_A=72N，

  由力的平衡条件可得，此时浮体受到的浮力：

  F_浮=G+F_A'=G+72N﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

  当浮体只有2/5体积浸入水中时，由阿基米德原理可得此时的浮力：

  F_浮'=F_浮

  此时控制电路中电流为30mA=0.03A，由串联电路特点和欧姆定律可得，此时压敏电阻的阻值：

  R'=R_总'﹣R₀=﹣40Ω=360Ω，

  由表中数据知，压敏电阻受到压力

  F_B'=120N，

  由杠杆平衡条件有：

  F_A'×L_OA=F_B'×L_OB，

  所以：F_A'==120N×=24N，

  同理可得，此时浮体受到的浮力：

  F_浮'=G+F_A'，即：

  F_浮=G+24N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

  解①②可得：

  F_浮=80N，G=8N；

  所以，应选择重力为8N的浮体。

  （4）水位已达到安全位置上限，排水装置还未启动（说明控制电路的电流减小），由欧姆定律可知，应减小控制电路中的电阻以增大控制电路中电流，从而使电磁铁磁性增强吸下衔铁，

  而其他条件保持不变，则应减小压敏电阻R的阻值，根据表格数据可知，应增大压敏电阻受到的压力；在A端作用力和动力臂不变的情况下，由杠杆平衡条件知，将压板向右移动时，减小了阻力臂，可增大对压敏电阻的压力。

  综上：

  （1）工作电路的连接见上图；

  （2）1.3；

  （3）应选择重力为8N的浮体；

  （4）右。

  
  
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