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(dāng)繼電器線圈中電流大于或等于20mA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(dāng)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　 （填“L1”或“L2”）是紅燈；
（2）在水平路面上，要使該裝置報警，通過車輛的最小重力為多少？
（3）請你運用所學(xué)物理知識，說明超載的一項危害．

Answer 1

【答案】
（1）L2
（2）

解：車對水平地面的壓力F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N，

由圖象可知，此時的輸出電壓U=1V，

因為I=，

所以電路總電阻：

電阻R的阻值：

R=R總﹣R線圈=50Ω﹣20Ω=30Ω當(dāng)R=30Ω要使報警器報警，

輸出電壓最小，

據(jù)I=，

所以輸出最小電壓：

U0=IR線圈=0.02A×20Ω=0.4V，

由圖象可知，此時壓力傳感器受到的壓力：

F′=0.8×105N=8×104N；

答：在水平路面上，要使該裝置報警，通過車輛的最小重力為8×104N

（3）

答：超載的汽車質(zhì)量大，慣性大，急剎車后滑行距離大，容易出交通事故

【解析】解：（1）由圖示可知，車輛不超載時，銜鐵接上端，L1亮，車輛超載時，銜鐵接下端，L2亮，由題意知，L2是紅燈．
（2）車對水平地面的壓力F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N，
由圖象可知，此時的輸出電壓U=1V，
因為I=，
所以電路總電阻：

電阻R的阻值：
R=R總﹣R線圈=50Ω﹣20Ω=30Ω當(dāng)R=30Ω要使報警器報警，
輸出電壓最小，
據(jù)I=，
所以輸出最小電壓：
U0=IR線圈=0.02A×20Ω=0.4V，
由圖象可知，此時壓力傳感器受到的壓力：
F′=0.8×105N=8×104N；
（3）超載的汽車質(zhì)量大，慣性大，急剎車后滑行距離大，容易出交通事故．
答：（1）汽車超載．請你判斷燈L2是紅燈；
（2）在水平路面上，要使該裝置報警，通過車輛的最小重力為8×104N；
（3）超載的汽車質(zhì)量大，慣性大，急剎車后滑行距離大，容易出交通事故．
（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）車對水平地面的壓力等于它的重力，由圖象求出壓力傳感器的阻值，然后由串聯(lián)電路特點與歐姆定律求出R阻值．當(dāng)R為零時，由歐姆定律求出線圈兩端電壓，然后由圖象求出此時壓力傳感器受到的壓力，即車輪的最小重力．
（3）根據(jù)對超載危害的了解分析答題．