Question

【题目】小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示。他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示。闭合开关S，当继电器线圈中电流大于20毫安时，衔铁被吸合。已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω。

（1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载，请你判断灯_____（选填“L1”或“L2”）是绿灯。

（2）利用小强设计的装置为某水平公路桥报警，R的阻值为10Ω，则此桥允许通过车辆的最大质量为多少吨？________（g取10N/kg）

Answer 1

【答案】L1 12吨

【解析】

（1）分析清楚电路结构，根据电路结构分析答题；（2）由串联电路特点与欧姆定律求出电压的数值，根据图象求出压力，从而求出质量。

(1) 这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，由图示可知，车辆不超载时，输出的电压U就越小，电路中的电流最小，通电螺线管的磁性最弱，衔铁不下来，衔铁接上端，L1亮，车辆超载时，输出的电压U就变大，电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强，衔铁接下端，L2亮，由题意知，L2是红灯，L1是绿灯；

(2)R的阻值为10Ω，线圈的电阻为20Ω，则由串联电路特点可知总电阻为R′=10Ω+20Ω=30Ω，当继电器线圈中电流大于20毫安即I=0.02A时，衔铁被吸合，由欧姆定律可知，此时电源的电压为：U=IR′=0.02A×30Ω=0.6V，由图象可知，此时对应的压力为F=1.2×105N，汽车在水平面上，压力等于重力：G=F=1.2×105N；则桥允许通过车辆的最大质量为m===12000kg=12t；