题目内容

【题目】为了比赛的公平公正,小芸为学校短跑比赛设计了一款防抢跑装置,该装置安装在起跑线前,如图甲所示,丙图是其工作原理图:起跑发令枪发令前,开关S1S2S3都闭合,KA端相连,绿灯亮;发令枪扳机和开关S2相连动,扣动扳机,枪响同时开关S2断开;当电流表示数小于或等于30mA时,在弹簧弹力作用下,KA端相连,绿灯亮,无人抢跑;当电流表示数大于30mA时,衔铁被吸下,KB端相连,红灯亮同时铃声响,有人抢跑。

已知两电路电源电压均为6V,保持不变,压力传感器R的阻值随所受压力变化的图象如图18乙所示,压板重力不计,电磁铁线圈电阻不计。

1)起跑发令枪发令前,开关S1S2S3都闭合,压力传感器R压板上无人(压力F=0N)时,左端电路消耗的电功率为多少?

2)比赛时,起跑发令枪发令前,抢跑同学踩在压板上的压力F900N时,左端电路电流表读数为多少?

3)比赛时,枪声响起后,若某同学踩在压板上的力为1500N时,要使得红灯不亮,电阻R0至少为多大?

【答案】1)左端电路消耗的电功率为0.12W

2)左端电路电流表读数为0.06A

3)电阻R0至少为150Ω

【解析】

试题分析:(1)当开关S1S2S3都闭合时,压力传感器R压板上无人时,由图像知,压力传感器的电阻为R=300Ω,所以左端电路消耗电功率为

2)当有人抢跑时,对传感器的压力为900N,由图像知,此时压力传感器的电阻为R’=100Ω,所以左端电路电流表读数为

3)有题意知,红灯不亮时的电路最小电流为I最小=30mA=0.03A,此时的电路最大电阻为,由图像知,当传感器受到的压力是1500N时,此时的电阻为R最小=50Ω,所以保护电阻的阻值最小为R0=R-R最小=200Ω-50Ω=150Ω

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