Question

1．小強(qiáng)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(jì)了一個(gè)汽車超載自動(dòng)報(bào)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(shí)，輸出的電壓U就越大，二者的關(guān)系如圖乙所示．閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)繼電器線圈中電流大于或等于20毫安時(shí)，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20歐．

（1）車輛不超載時(shí)，工作電路中綠燈亮；當(dāng)傳感器所受壓力增大到一定程度時(shí)，紅燈亮，說(shuō)明汽車超載．請(qǐng)你判斷燈L₁（選填“L₁”或“L₂”）是綠燈．
（2）利用小強(qiáng)設(shè)計(jì)的裝置為某水平公路橋報(bào)警，R的阻值為10Ω，則此橋允許通過(guò)車輛的最大質(zhì)量為多少噸？
（3）在水平路面上，要使該裝置報(bào)警，允許通過(guò)車輛的最小重力越大，則R應(yīng)越大（選填“越小”或“越大”）．

Answer 1

分析 （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(diǎn)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；
（3）根據(jù)壓力的變化判定電壓的變化，根據(jù)歐姆定律分析電阻的變化．

解答 解：（1）由圖示可知，車輛不超載時(shí)，銜鐵接上端，L₁亮，車輛超載時(shí)，銜鐵接下端，L₂亮，由題意知，L₂是紅燈，L₁是紅燈．
（2）R的阻值為10Ω，線圈的電阻為20Ω，則由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知總電阻為R'=10Ω+20Ω=30Ω，
電路中的最小電流為I=0.02A；由歐姆定律可知，電源的電壓為：U=IR'=0.02A×30Ω=0.6V，
由圖象可知，此時(shí)對(duì)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(guò)車輛的最大質(zhì)量為m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.2×1{0}^{5}N}{10N/kg}$=12000kg=12t；
（3）在水平路面上，要使該裝置報(bào)警，允許通過(guò)車輛的最小重力越大，則電源電壓越大，根據(jù)歐姆定律可知，在電流不變的情況下，電阻要變大，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻規(guī)律可知，R越大．
故答案為：（1）L₁；（2）12t；（3）越大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了判斷哪個(gè)是紅燈、求電阻阻值、求壓力等問(wèn)題，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、由圖象獲取所需信息、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律、G=mg即可正確解題．