- 二一组卷

题型：解答题题类：难易度：困难

浙江省杭州市钱塘区2024年九年级下学期科学3月模考试卷

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）、【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0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）、【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Р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）