Question

17．小強(qiáng)利用壓力傳感器、電磁繼電器、阻值可調(diào)的電阻R等元件，設(shè)計(jì)了一個(gè)汽車(chē)超載自動(dòng)報(bào)警電路，如圖甲所示．他了解到這種壓力傳感器所受壓力越大時(shí)，輸出的電壓U就越大，二者的關(guān)系如圖乙所示．閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)繼電器線圈中電流大于或等于20mA時(shí)，銜鐵被吸合．已知傳感器的輸出電壓U即為繼電器控制電路的電源電壓，線圈的電阻為20Ω．

（1）車(chē)輛不超載時(shí)，工作電路中綠燈亮；當(dāng)傳感器所受壓力增大到一定程度時(shí)，紅燈亮，說(shuō)明汽車(chē)超載．請(qǐng)你判斷燈L₂（填“L₁”或“L₂”）是紅燈；
（2）在水平路面上，要使該裝置報(bào)警，通過(guò)車(chē)輛的最小重力為多少？
（3）請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)，說(shuō)明超載的一項(xiàng)危害．

Answer 1

分析 （1）分析清楚電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)分析答題．
（2）當(dāng)R為零時(shí)，由歐姆定律求出線圈兩端電壓，然后由圖象求出此時(shí)壓力壓力傳感器受到的壓力，即車(chē)輪的最小重力．
（3）根據(jù)對(duì)超載危害的了解分析答題．

解答 解：（1）由圖示可知，車(chē)輛不超載時(shí)，銜鐵接上端，L₁亮，車(chē)輛超載時(shí)，銜鐵接下端，L₂亮，由題意知，L₂是紅燈．
（2）當(dāng)R=0Ω要使報(bào)警器報(bào)警，輸出電壓最小，
因?yàn)镮=$\frac{U}{R}$，
所以輸出最小電壓：
U₀=IR_線圈=0.02A×20Ω=0.4V，
由圖象可知，此時(shí)壓力傳感器受到的壓力：
F′=0.8×10⁵N=8×10⁴N．
（3）超載的汽車(chē)質(zhì)量大，慣性大，急剎車(chē)后滑行距離大，容易出交通事故．
答：（1）汽車(chē)超載．請(qǐng)你判斷燈L₂是紅燈；
（2）在水平路面上，要使該裝置報(bào)警，通過(guò)車(chē)輛的最小重力為8×10⁴N；
（3）超載的汽車(chē)質(zhì)量大，慣性大，急剎車(chē)后滑行距離大，容易出交通事故．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了判斷哪個(gè)是紅燈、求電阻阻值、求壓力等問(wèn)題，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、由圖象獲取所需信息、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律、G=mg即可正確解題．