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  • 1. (2023·温州模拟) 某项目化学习小组设计一个用于监测CO浓度的安全断路器,当装置监测到CO的浓度超过设定值时,安全断路器就会自动拉开闸刀开关,切断电路,保证安全。设计思路:如图甲,装置由控制电路部分(含电源、气敏电阻R0、调试电阻R、电磁铁E等)与机械传动部分(含闸刀开关S2、轻质杠杆AB、配重C、铁块D、滑轮等)组成。工作原理是当控制电路中的电流超过设定值时,铁块D被电磁铁E吸起,杠杆AB偏转,带动细绳拉开闸刀开关,自动切断电路。

    小组同学根据产品特点,设计了如下的评价表(节选)。

    评价指标

    优秀

    合格

    待改进

    指标一

    能快速切断电路,安全可靠

    能切断电路

    不能切断电路

    指标二

    有调节结构,调节方便

    有调节结构,调节不便

    无调节结构,不能调节

    1. (1) [方案论证]机械传动装置中,杠杆B端置于水平台面上,使杠杆可以绕支点O逆时针转动。小组同学在设计杠杆支点时,有以下方案:方案一AO:OB=3:1;方案二AO:OB=1:2;方案三AO:OB=1:1。针对评价表,要达到优秀,应采用方案一,从杠杆角度分析其原因是
    2. (2) [装置测试]小组同学采用方案一进行测试,将0.21千克的铁块D固定在杠杆B端支架上,让杠杆处于水平,电磁铁E移至D的正上方,E对D的吸引力F0与通过控制电路电流的关系如下表,气敏电阻R0的阻值与CO气体浓度的关系如图乙。已知电源电压U为9伏,调试电阻R最大阻值为20欧,滑片P移到中点,闸刀开关刚好被拉开时所需的力F为0.4牛。若设定CO气体浓度为24毫克/米3时,开关拉开,则需取多大质量的配重C固定在A端支架上才符合设计要求。(电磁铁的电阻和杠杆自重均忽略不计)

      电流I(安)

      0

      0.2

      0.4

      0.6

      0.8

      吸引力F0(牛)

      0

      1.2

      2.4

      3.6

      4.8

    3. (3) [迭代升级]如果CO气体浓度在20毫克/米3就要将闸刀开关拉开,以下调整可以实现的有      。(可多选)
      A . 支点O向左移到适当位置 B . 增加A,C间支架的高度 C . 铁块D换为等质量的铜块 D . 适当提高电源电压 E . 适当增加电磁铁的线圈匝数 F . 调试电阻滑片P向上移到适当位置

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