Question

（6分）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)汽車超載自動(dòng)報(bào)警電路，如左圖所示。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)系如右圖所示。閉合開關(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。

⑴車輛不超載時(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，說明汽車超載。請(qǐng)你判斷燈________ (選填“L₁”或“L₂”)是紅燈。
⑵某水平公路橋禁止質(zhì)量大于或等于20t的車輛通行，要用小強(qiáng)設(shè)計(jì)的裝置為此橋報(bào)警，R的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為多少?（g取10N/kg）
⑶在水平路面上，要使該裝置報(bào)警，通過車輛的最小重力為多少？

Answer 1

（1）L₂；（2）；（3）

試題分析：（1）壓力增大時(shí)，控制電路電源電壓增大，電磁鐵中的電流隨即增大，電磁鐵的磁性增強(qiáng)，向下吸引銜鐵與下面的靜觸點(diǎn)接觸，燈L₂發(fā)光，所以L₂是紅燈；
（2）質(zhì)量為20噸的車輛通過公路橋時(shí)，對(duì)橋梁的壓力為：
由圖像可知，當(dāng)壓力為時(shí)，輸出電壓即控制電路的電源電壓為1V，此時(shí)電路中的總電阻為：
，R的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為：
（3）使裝置報(bào)警的最小電流為0.02A，當(dāng)R的阻值為0時(shí)，電源電壓最小，其值為：
，從圖像可知，當(dāng)電壓為0.4V時(shí)，壓力為，所以通過車輛的最小的重力為。