Question

【題目】小明根據(jù)所學的電學知識，想設(shè)計一個汽車超載自動報警電路．他查閱了相關(guān)資料了解到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，用它可以稱量汽車的重．某壓力傳感器輸出電壓與壓力的關(guān)系如下表：

壓力/×105N	0	1.2	2.4	3.6	4.8	6.0
輸出電壓/V	0	1	2	3	4	5

小明利用該壓力傳感器和電阻箱R'（最大電阻999.9Ω）及部分其它器材設(shè)計了圖甲所示的電路，閉合開關(guān)S，當線圈中電流大于或等于20mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合．已知繼電器線圈的電阻為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)，請在圖乙給定的坐標系中描繪出壓力傳感器的輸出電壓隨壓力變化的圖象；
（2）當壓力增加到一定程度時，電鈴報警，說明汽車超載，則圖甲中電鈴應接在（選填“A、B”或“C、D”）兩端；
（3）小明希望壓力大于或等于2.4×105N時，啟動報警系統(tǒng)，則電阻箱R′的電阻應調(diào)節(jié)到多大？
（4）要使該裝置報警，汽車的最小重力為多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：繪制圖象如下：

（2）C、D
（3）解：由圖象可知，當壓力為2.4×105N時，輸出電壓U=2V，使電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流I=20mA=0.02A，

∴此時電路的總電阻R總= = =100Ω

又∵繼電器線圈的電阻R線=25Ω

∴電阻箱接入電路的阻值R′=R總﹣R線=100Ω﹣25Ω=75Ω

答：電阻箱R'的電阻應調(diào)節(jié)到75Ω

（4）解：∵使電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流I=20mA=0.02A，繼電器線圈的電阻R線=25Ω

∴要使該裝置報警，壓力傳感器輸出的電壓最小值為

U最小=IR線=0.02A×25Ω=0.5V

由圖象可知，輸出電壓為0.5V時，對應的壓力為6×104N．

答：汽車的最小重力為6×104N

【解析】解：（1）橫坐標表示壓力，縱坐標表示輸出電壓，對應表中數(shù)據(jù)，繪制圖象如下： ；（2）當壓力增大到一定程度時，壓力傳感器輸出電壓達到一定數(shù)值，線圈中電流大于或等于20mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合，C、D間的電路就會被接通，因此電鈴應接在C、D之間；
答：圖甲中的電鈴應接在C、D之間．
【考點精析】本題主要考查了電磁繼電器的組成、原理和特點和歐姆定律及其應用的相關(guān)知識點，需要掌握電磁繼電器：實質(zhì)上是一個利用電磁鐵來控制的開關(guān)．它的作用可實現(xiàn)遠距離操作，利用低電壓、弱電流來控制高電壓、強電流．還可實現(xiàn)自動控制；歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）才能正確解答此題．