Question

小明設(shè)計(jì)了一種“自動(dòng)限重器”，如圖（甲）所示．該裝置由控制電路和工作電路組成，其主要元件有電磁繼電器、貨物裝載機(jī)（實(shí)質(zhì)是電動(dòng)機(jī)）、壓敏電阻R₁和滑動(dòng)變阻器R₂等．壓敏電阻R₁的阻值隨壓力F變化的關(guān)系如圖（乙）所示．當(dāng)貨架承受的壓力達(dá)到限定值，電磁繼電器會(huì)自動(dòng)控制貨物裝載機(jī)停止向貨架上擺放物品．已知控制電路的電源電壓U=6V，電磁繼電器線圈的阻值R=10Ω．請(qǐng)你解答下列問題：
（1）由圖（乙）中的圖象可知，隨著壓力F的增大，壓敏電阻R₁的阻值將

減小

．
（2）用筆畫線代替導(dǎo)線將圖（甲）的電路連接完整．
（3）隨著控制電路電流的增大，電磁鐵的磁性將

增強(qiáng)

，當(dāng)電磁繼電器線圈中的電流大小為30mA時(shí)，銜鐵被吸下．若貨架能承受的最大壓力為800N，則所選滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值至少為

110

Ω．
（4）若要提高貨架能承受的最大壓力，滑動(dòng)變阻器R₂接入電路的阻值應(yīng)

變大

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖象分析壓敏電阻R₁的阻值與壓力大小的關(guān)系；
（2）將貨物裝載機(jī)和上觸點(diǎn)串聯(lián)組成工作電路，將R₁、滑動(dòng)變阻器R₂、電磁鐵串聯(lián)接入控制電路；當(dāng)壓力過大時(shí)，壓敏電阻變小、控制電路中的電流變大、電磁鐵磁性增強(qiáng)，增強(qiáng)到一定程度，將銜鐵吸下，使工作電路斷開，貨物裝載機(jī)停止工作；
（3）壓敏電阻受到最大壓力是800N，從圖象上找到此時(shí)壓敏電阻對(duì)應(yīng)的電阻值是80Ω，電源電壓是6V，根據(jù)R₁與R₂串聯(lián)和歐姆定律就可以求出R₂的最大阻值．
（4）據(jù)題目中所提示的“當(dāng)貨架承受的壓力達(dá)到限定值，電磁繼電器會(huì)自動(dòng)控制貨物裝載機(jī)停止向貨架上擺放物品”，即要增大貨架能承受的最大壓力，此時(shí)的壓敏電阻值會(huì)更小，故電流會(huì)變大，使得電磁繼電器會(huì)自動(dòng)控制貨物裝載機(jī)停止向貨架上擺放物品，所以從避免“裝載機(jī)停止向貨架上擺放物品”的角度分析判斷即可確定滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值變化．

解答：解：（1）由圖乙中的圖象可知，壓敏電阻R₁的阻值隨壓力的增大而減小；
（2）將貨物裝載機(jī)和上觸點(diǎn)串聯(lián)組成工作電路，將R₁、滑動(dòng)變阻器R₂、電磁鐵串聯(lián)接入控制電路；補(bǔ)充電路如圖所示；
（3）∵R₁和線圈電阻及變阻器R₂串聯(lián)，
∴I₁=I₂=I_max=30mA=0.03A，
由圖乙可知：F=800N時(shí)，R₁=80Ω，
由I=

U

R

得：
U₁=I₁R₁=0.03A×80Ω=2.4V，
U′=U-U₁=6V-2.4V=3.6V，
R′=

U′

I2

=

3.6V

0.03A

=120Ω．
即：滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值至少為120Ω-10Ω=110Ω．
（4）想“提高貨架能承受的最大壓力”，同時(shí)還應(yīng)防止“裝載機(jī)停止向貨架上擺放物品”，故應(yīng)在增大壓力的同時(shí)，不能增大電流，故從歐姆定律的角度能分析出，此時(shí)滑動(dòng)變阻器R₂接入電路的阻值應(yīng)變大．
故答案為：（1）減小；（2）答案見上圖；（3）增強(qiáng)；110；（4）變大．

點(diǎn)評(píng)：本題為電學(xué)、磁學(xué)的綜合題，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，考查學(xué)生的分析和計(jì)算能力，關(guān)鍵是所學(xué)知識(shí)包括計(jì)算公式的靈活運(yùn)用．