Question

【題目】小明根據(jù)所學(xué)的電學(xué)知識(shí)，想設(shè)計(jì)一個(gè)汽車(chē)超載自動(dòng)報(bào)警電路．他查閱了相關(guān)資料資料一：壓敏電阻是阻值隨壓力變化而變化的元件，并了解到壓敏電阻在生活中的一種應(yīng)用——壓力傳感器．壓力傳感器受到的壓力越大，輸出的電壓就越大．并查到某壓力傳感器輸出電壓與壓力的關(guān)系如下表：

資料二：電磁繼電器是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開(kāi)關(guān).電磁繼電器的主要部件是電磁鐵、銜鐵、彈簧和動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)(如圖所示)。繼電器線(xiàn)圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式：1.動(dòng)合型（H型）線(xiàn)圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開(kāi)的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)就閉合。以合字的拼音字頭“H”表示。2.動(dòng)斷型（D型）線(xiàn)圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)就斷開(kāi)。用斷字的拼音字頭“D”表示。3.轉(zhuǎn)換型（Z型）這是觸點(diǎn)組型。這種觸點(diǎn)組共有三個(gè)觸點(diǎn)，即中間是動(dòng)觸點(diǎn)，上下各一個(gè)靜觸點(diǎn)。線(xiàn)圈不通電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開(kāi)和另一個(gè)閉合，線(xiàn)圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)就移動(dòng)，使原來(lái)斷開(kāi)的成閉合，原來(lái)閉合的成斷開(kāi)狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點(diǎn)組稱(chēng)為轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。用“轉(zhuǎn)”字的拼音字頭“z”表示。電磁繼電器主要技術(shù)參數(shù)：電磁繼電器吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線(xiàn)圈所通過(guò)的工作電流，一般不要超過(guò)吸合電流的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線(xiàn)圈燒毀。電磁繼電器釋放電流是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。

小明利用該壓力傳感器、電磁繼電器和電阻箱R＇(最大電阻200Ω)及部分其它器材設(shè)計(jì)了如圖甲所示的超載報(bào)警電路，閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)線(xiàn)圈中電流大于或等于20mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸合．已知繼電器線(xiàn)圈的電阻為25Ω，繼電器電路的電源電壓由傳感器的輸出電壓U提供。（假設(shè)U不受繼電器電路影響）

（1）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D乙給定的坐標(biāo)系中描繪出壓力傳感器的輸出電壓隨壓力變化的圖像____________；

（2）小明所用電磁繼電器的觸點(diǎn)形式是________型（選填“H”、“D”、“Z”），常開(kāi)觸點(diǎn)是__________（選填“a”、“b”、“c”）。

（3）當(dāng)壓力增加到一定程度時(shí)，電鈴報(bào)警，說(shuō)明汽車(chē)超載，則圖甲中電鈴應(yīng)接在_______(選填“A、B”或“C、D”)兩端；

（4）小明希望壓力大于或等于3.0×105N時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，則電阻箱R＇的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)到_______Ω。

（5）若要使該報(bào)警裝置不被燒壞，汽車(chē)的最大質(zhì)量不能超過(guò)___________噸（g取10N/kg）。

Answer 1

【答案】 Z b C、D 100 9

【解析】

（1）明確橫坐標(biāo)表示壓力，縱坐標(biāo)表示輸出電壓，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法繪制圖象；
（2）根據(jù)題中的信息判斷所用電磁繼電器的觸點(diǎn)形式以及判斷出常開(kāi)觸點(diǎn)；
（3）由數(shù)據(jù)可知，壓力越大，輸出電壓越大，電磁鐵的磁性就越強(qiáng)，電磁鐵把銜鐵吸下來(lái)，C、D之間的電路就會(huì)接通；
（4）壓力傳感器相當(dāng)于電壓可變的電源，從表或圖象中找出2.4×105N壓力對(duì)應(yīng)的電壓，因?yàn)榫�(xiàn)圈中電流大于或等于20mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸合，結(jié)合繼電器線(xiàn)圈的電阻為25Ω，利用歐姆定律就可以求出電阻箱接入電路的阻值；
（5）由數(shù)據(jù)可知，汽車(chē)重力越小，壓力傳感器輸出電壓越小，根據(jù)電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流和線(xiàn)圈電阻，利用歐姆定律知識(shí)就可以求出最小輸出電壓，再對(duì)照?qǐng)D象就可以找到對(duì)應(yīng)的壓力值，就是汽車(chē)重力的大小。

（1）橫坐標(biāo)表示壓力，縱坐標(biāo)表示輸出電壓，對(duì)應(yīng)表中數(shù)據(jù)，繪制圖象如下：

（2）由圖可知電磁繼電器有三個(gè)觸點(diǎn)，中間是動(dòng)觸點(diǎn)，上下各一個(gè)靜觸點(diǎn)，符合轉(zhuǎn)換型（Z型）；圖中繼電器線(xiàn)圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)是b觸點(diǎn)，為常開(kāi)觸點(diǎn)；

（3）當(dāng)壓力增大到一定程度時(shí)，壓力傳感器輸出電壓達(dá)到一定數(shù)值，線(xiàn)圈中電流大于或等于20mA時(shí)，電磁繼電器的銜鐵被吸合，C、D間的電路就會(huì)被接通，因此電鈴應(yīng)接在C、D之間；

（4）由圖象可知，當(dāng)壓力為3×105N時(shí)，輸出電壓U=2.5V，使電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流I=20mA=0.02A，此時(shí)電路的總電阻，由于繼電器線(xiàn)圈的電阻R線(xiàn)=25Ω，根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和可知：電阻箱接入電路的阻值R′=R總-R線(xiàn)=125Ω-25Ω=100Ω；

（5）對(duì)于線(xiàn)圈所通過(guò)的工作電流，一般不要超過(guò)吸合電流的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線(xiàn)圈燒毀。使電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流I=20mA=0.02A，則最大電流為：0.02A×1.5=0.03A，繼電器線(xiàn)圈的電阻R線(xiàn)=25Ω，要使該裝置不被燒壞，壓力傳感器輸出的電壓最大值為：U最大=IR線(xiàn)=0.03A×25Ω=0.75V；由圖象可知，輸出電壓與壓力之比為：，輸出電壓為0.75V，，得對(duì)應(yīng)的壓力F=9×104N，汽車(chē)的最大重力G=F=9×104N，汽車(chē)的最大質(zhì)量：。