Question

1．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，如图甲所示．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，二者的关系如图乙所示．闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20毫安时，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欧．

（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L₁（选填“L₁”或“L₂”）是绿灯．
（2）利用小强设计的装置为某水平公路桥报警，R的阻值为10Ω，则此桥允许通过车辆的最大质量为多少吨？
（3）在水平路面上，要使该装置报警，允许通过车辆的最小重力越大，则R应越大（选填“越小”或“越大”）．

Answer 1

分析 （1）分析清楚电路结构，根据电路结构分析答题．
（2）由串联电路特点与欧姆定律求出电压的数值，根据图象求出压力，从而求出质量；
（3）根据压力的变化判定电压的变化，根据欧姆定律分析电阻的变化．

解答 解：（1）由图示可知，车辆不超载时，衔铁接上端，L₁亮，车辆超载时，衔铁接下端，L₂亮，由题意知，L₂是红灯，L₁是红灯．
（2）R的阻值为10Ω，线圈的电阻为20Ω，则由串联电路特点可知总电阻为R'=10Ω+20Ω=30Ω，
电路中的最小电流为I=0.02A；由欧姆定律可知，电源的电压为：U=IR'=0.02A×30Ω=0.6V，
由图象可知，此时对应的压力为F=1.2×10⁵N；汽车在水平面上，压力等于重力：G=F=1.2×10⁵N；
则桥允许通过车辆的最大质量为m=$\frac{G}{g}$=$\frac{1.2×1{0}^{5}N}{10N/kg}$=12000kg=12t；
（3）在水平路面上，要使该装置报警，允许通过车辆的最小重力越大，则电源电压越大，根据欧姆定律可知，在电流不变的情况下，电阻要变大，根据串联电路的电阻规律可知，R越大．
故答案为：（1）L₁；（2）12t；（3）越大．

点评 本题考查了判断哪个是红灯、求电阻阻值、求压力等问题，分析清楚电路结构、由图象获取所需信息、应用串联电路特点与欧姆定律、G=mg即可正确解题．