Question

11．利用壓力傳感器和電阻箱R′（最大電阻999.9Ω）及部分其它器材設(shè)計了如圖所示的汽車超載自動報警電路，閉合開關(guān)S，當線圈中電流大于或等于20mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合．已知繼電器線圈的電阻為25Ω，繼電器電路的電源電壓由傳感器的輸出電壓U提供．（假設(shè)U不受繼電器電路影響）壓力傳感器輸出電壓與壓力的關(guān)系如下表：

壓力/×105N	0	1.2	2.4	3.6	4.8	6.0
輸出電壓/V	0	1	2	3	4	5

（1）當壓力增加到一定程度時，電鈴報警，說明汽車超載，則圖甲中電鈴應(yīng)接在C、D（選填“A、B”或“C、D”）兩端；
（2）分析表中數(shù)據(jù)，可得出輸出電壓與壓力的關(guān)系式是U=$\frac{F}{120000}$；
（3）小明希望壓力大于或等于2.4×10⁵N時，啟動報警系統(tǒng)，則電阻箱R′的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)到多大？

Answer 1

分析 （1）由數(shù)據(jù)可知，壓力越大，輸出電壓越大，電磁鐵的磁性就越強，電磁鐵把銜鐵吸下來，C、D之間的電路就會接通；
（2）據(jù)表中的數(shù)據(jù)，找出輸出電壓與壓力的關(guān)系即可；
（3）壓力傳感器相當于電壓可變的電源，從表或圖象中找出2.4×10⁵N壓力對應(yīng)的電壓，因為線圈中電流大于或等于20mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合，結(jié)合繼電器線圈的電阻為25Ω，利用歐姆定律的知識就可以求出電阻箱接入電路的阻值；

解答 解：（1）當壓力增大到一定程度時，壓力傳感器輸出電壓達到一定數(shù)值，線圈中電流大于或等于20mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合，C、D間的電路就會被接通，因此電鈴應(yīng)接在C、D之間；
（2）據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，輸出電壓與壓力的關(guān)系為：U=$\frac{F}{120000}$；
（3）由圖象可知，當壓力為2.4×10⁵N時，輸出電壓U=2V，使電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流I=20mA=0.02A，
此時電路的總電阻R_總=$\frac{U}{I}$$\frac{2V}{0.02A}$=100Ω
由于繼電器線圈的電阻R_線=25Ω，關(guān)鍵串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和可知：
電阻箱接入電路的阻值R′=R_總-R_線=100Ω-25Ω=75Ω；
故答案為：（1）C、D；（2）U=$\frac{F}{120000}$；
（3）小明希望壓力大于或等于2.4×10⁵N時，啟動報警系統(tǒng)，則電阻箱R′的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)到75Ω．

點評 本題考查串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是了解壓力傳感器的本質(zhì)是可變電源，線圈和電阻箱串聯(lián)，通過的電流相等；