Question

小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图1所示．他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图2所示．闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20 mA时，衔铁被吸合．已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20 Ω．

(1)车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载．请你判断灯________(选填“L₁”或“L₂”)是红灯．

(2)某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，要用小强设计的装置为此桥报警，R的阻值应调节为多少？g取10 N/kg．

(3)在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为多少？

(4)请你运用所学物理知识，说明超载的一项危害．

Answer 1

答案：（1）L2；（2）；（3）（4）①质量大,惯性大,不易于刹车.②.超载后,重心高,不稳定.容易翻车③质量大对路面压力大,易损坏路面.④质量大，在同样速度下其动量也大，发生碰撞时产生撞击力大，所造成更大的损害。

分析：（1）压力增大时，控制电路电源电压增大，电磁铁中的电流随即增大，电磁铁的磁性增强，向下吸引衔铁与下面的静触点接触，灯L2发光，所以L2是红灯；
（2）质量为20吨的车辆通过公路桥时，对桥梁的压力为：
由图像可知，当压力为时，输出电压即控制电路的电源电压为1V，此时电路中的总电阻为：
，R的阻值应调节为：
（3）使装置报警的最小电流为0.02A，当R的阻值为0时，电源电压最小，其值为：
，从图像可知，当电压为0.4V时，压力为，所以通过车辆的最小的重力为。