(2013•河南)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

(2013•河南)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

问题描述:

(2013•河南)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或等于20mA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______(填“L1”或“L2”)是红灯;
(2)某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行,要用小强设计的装置为此桥报警,R的阻值应调节为多少?(g取10N/kg)
(3)在水平路面上,要使该装置报警,通过车辆的最小重力为多少?
(4)请你运用所学物理知识,说明超载的一项危害.

最佳答案:

(1)由图示可知,车辆不超载时,衔铁接上端,L1亮,车辆超载时,衔铁接下端,L2亮,由题意知,L2是红灯.
(2)车对水平地面的压力F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N,
由图象可知,此时的输出电压U=1V,
∵I=

U
R

∴电路总电阻:
R总=
U
I
=
1V
0.02A
=50Ω,
电阻R的阻值:
R=R总-R线圈=50Ω-20Ω=30Ω;
(3)当R=0Ω要使报警器报警,
输出电压最小,∵I=
U
R

∴输出最小电压:
U0=IR线圈=0.02A×20Ω=0.4V,
由图象可知,此时压力传感器受到的压力:
F′=0.8×105N=8×104N;
(4)超载的汽车质量大,惯性大,急刹车后滑行距离大,容易出交通事故.
答:(1)汽车超载.请你判断灯L2是红灯;
(2)R的阻值应调节为30Ω;
(3)在水平路面上,要使该装置报警,通过车辆的最小重力为8×104N;
(4)超载的汽车质量大,惯性大,急刹车后滑行距离大,容易出交通事故.
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