Question

17．圖甲是某“汽車超載記錄器”原理圖．控制電路中，電源電壓U=6V，壓敏電阻的阻值隨壓力變化關(guān)系如圖乙所示，忽略繼電器線圈電阻大小．當通過線圈的電流達到0.3A以上時，繼電器的銜鐵被吸下，工作電路中的電控照相機工作，拍攝超載車輛．

（1）質(zhì)量超過多少噸的車輛經(jīng)過壓敏電阻時才會被拍照？
（2）閉合開關(guān)S，控制電路每分鐘至少消耗電能多少焦？
（3）請指出汽車超載的危害（一種即可）．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電路為壓敏電阻的簡單電路，當通過線圈的電流達到0.3A以上時，繼電器的銜鐵被吸下，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$求出壓敏電阻的阻值，再利用圖乙讀出壓敏電阻承受的壓力，利用m=$\frac{G}{g}$求出質(zhì)量的大��；
（2）要想消耗的電能最小，電路中的電功率應最小，則需要電路中的電阻達到最大，從圖乙中判斷出壓敏電阻的最大阻值，根據(jù)W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出電路每分鐘消耗的最小電能；
（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．

解答 解：（1）由題意可知，臨界條件的電流I₀=0.3A，U=6V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，此時壓敏電阻的阻值：
R=$\frac{U}{{I}_{0}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
由圖乙可知，壓敏電阻所承受的壓力F₀=2×10⁵N，
因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，
所以，由F=G=mg可得：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{{F}_{0}}{g}$=$\frac{2×1{0}^{5}N}{10N/kg}$=2×10⁴kg=20t；
（2）要控制電路電功率小，則需電路電阻大，由圖乙可得壓敏電阻最大阻值為80Ω，
控制電路每分鐘至少消耗的電能：
W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{大}}$t=$\frac{（6V）^{2}}{80Ω}$×60s=27J；
（3）不容易剎車，易造成交通事故．超載汽車質(zhì)量大、慣性大，急剎車后滑行距離大．
答：（1）質(zhì)量超過20t的車輛經(jīng)過壓敏電阻時才會被拍照；
（2）控制電路每分鐘至少消耗電能27J；
（3）汽車超載的危害為：不容易剎車，易造成交通事故．

點評 本題考查了歐姆定律和重力公式、電功公式的應用，要注意水平面上物體的壓力和自身的重力相等．