Question

【題目】小強利用壓力傳感器、電磁繼電器、阻值可調(diào)的電阻R等元件，設(shè)計了一個汽車超載自動報警電路，如圖甲所示。他了解到這種壓力傳感器所受壓力越大時，輸出的電壓U就越大，二者的關(guān)系如圖乙所示。閉合開關(guān)S，當繼電器線圈中電流大于20毫安時，銜鐵被吸合。已知傳感器的輸出電壓U即為繼電器控制電路的電源電壓，線圈的電阻為20Ω。

（1）車輛不超載時，工作電路中綠燈亮；當傳感器所受壓力增大到一定程度時，紅燈亮，說明汽車超載，請你判斷燈_____（選填“L1”或“L2”）是綠燈。

（2）利用小強設(shè)計的裝置為某水平公路橋報警，R的阻值為10Ω，則此橋允許通過車輛的最大質(zhì)量為多少噸？________（g取10N/kg）

Answer 1

【答案】L1 12噸

【解析】

（1）分析清楚電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)分析答題；（2）由串聯(lián)電路特點與歐姆定律求出電壓的數(shù)值，根據(jù)圖象求出壓力，從而求出質(zhì)量。

(1) 這種壓力傳感器所受壓力越大時，輸出的電壓U就越大，由圖示可知，車輛不超載時，輸出的電壓U就越小，電路中的電流最小，通電螺線管的磁性最弱，銜鐵不下來，銜鐵接上端，L1亮，車輛超載時，輸出的電壓U就變大，電路中的電流變大，通電螺線管的磁性增強，銜鐵接下端，L2亮，由題意知，L2是紅燈，L1是綠燈；

(2)R的阻值為10Ω，線圈的電阻為20Ω，則由串聯(lián)電路特點可知總電阻為R′=10Ω+20Ω=30Ω，當繼電器線圈中電流大于20毫安即I=0.02A時，銜鐵被吸合，由歐姆定律可知，此時電源的電壓為：U=IR′=0.02A×30Ω=0.6V，由圖象可知，此時對應(yīng)的壓力為F=1.2×105N，汽車在水平面上，壓力等于重力：G=F=1.2×105N；則橋允許通過車輛的最大質(zhì)量為m===12000kg=12t；