Question

【題目】為了比賽的公平公正，小蕓為學(xué)校短跑比賽設(shè)計(jì)了一款防搶跑裝置，該裝置安裝在起跑線前，如圖甲所示，丙圖是其工作原理圖：起跑發(fā)令槍發(fā)令前，開關(guān)S1、S2、S3都閉合，K與A端相連，綠燈亮；發(fā)令槍扳機(jī)和開關(guān)S2相連動(dòng)，扣動(dòng)扳機(jī)，槍響同時(shí)開關(guān)S2斷開；當(dāng)電流表示數(shù)小于或等于30mA時(shí)，在彈簧彈力作用下，K與A端相連，綠燈亮，無(wú)人搶跑；當(dāng)電流表示數(shù)大于30mA時(shí)，銜鐵被吸下，K與B端相連，紅燈亮同時(shí)鈴聲響，有人搶跑。

已知兩電路電源電壓均為6V，保持不變，壓力傳感器R的阻值隨所受壓力變化的圖象如圖18乙所示，壓板重力不計(jì)，電磁鐵線圈電阻不計(jì)。

（1）起跑發(fā)令槍發(fā)令前，開關(guān)S1、S2、S3都閉合，壓力傳感器R壓板上無(wú)人（壓力F=0N）時(shí)，左端電路消耗的電功率為多少？

（2）比賽時(shí)，起跑發(fā)令槍發(fā)令前，搶跑同學(xué)踩在壓板上的壓力F為900N時(shí)，左端電路電流表讀數(shù)為多少？

（3）比賽時(shí)，槍聲響起后，若某同學(xué)踩在壓板上的力為1500N時(shí)，要使得紅燈不亮，電阻R0至少為多大？

Answer 1

【答案】（1）左端電路消耗的電功率為0.12W；

（2）左端電路電流表讀數(shù)為0.06A；

（3）電阻R0至少為150Ω

【解析】，

試題分析：（1）當(dāng)開關(guān)S1、S2、S3都閉合時(shí)，壓力傳感器R壓板上無(wú)人時(shí)，由圖像知，壓力傳感器的電阻為R=300Ω，所以左端電路消耗電功率為。

（2）當(dāng)有人搶跑時(shí)，對(duì)傳感器的壓力為900N，由圖像知，此時(shí)壓力傳感器的電阻為R’=100Ω，所以左端電路電流表讀數(shù)為

（3）有題意知，紅燈不亮?xí)r的電路最小電流為I最小=30mA=0.03A,此時(shí)的電路最大電阻為，由圖像知，當(dāng)傳感器受到的壓力是1500N時(shí)，此時(shí)的電阻為R最小=50Ω，所以保護(hù)電阻的阻值最小為R0=R總-R最小=200Ω-50Ω=150Ω。