Question

【題目】小明根據(jù)所學(xué)的電學(xué)知識，想設(shè)計一個汽車超載自動報警電路．他查閱了相關(guān)資料資料一：壓敏電阻是阻值隨壓力變化而變化的元件，并了解到壓敏電阻在生活中的一種應(yīng)用——壓力傳感器．壓力傳感器受到的壓力越大，輸出的電壓就越大．并查到某壓力傳感器輸出電壓與壓力的關(guān)系如下表：

資料二：電磁繼電器是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關(guān).電磁繼電器的主要部件是電磁鐵、銜鐵、彈簧和動觸點、靜觸點(如圖所示)。繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。繼電器的觸點有三種基本形式：1.動合型（H型）線圈不通電時兩觸點是斷開的，通電后，兩個觸點就閉合。以合字的拼音字頭“H”表示。2.動斷型（D型）線圈不通電時兩觸點是閉合的，通電后兩個觸點就斷開。用斷字的拼音字頭“D”表示。3.轉(zhuǎn)換型（Z型）這是觸點組型。這種觸點組共有三個觸點，即中間是動觸點，上下各一個靜觸點。線圈不通電時，動觸點和其中一個靜觸點斷開和另一個閉合，線圈通電后，動觸點就移動，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態(tài)，達到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點組稱為轉(zhuǎn)換觸點。用“轉(zhuǎn)”字的拼音字頭“z”表示。電磁繼電器主要技術(shù)參數(shù)：電磁繼電器吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所通過的工作電流，一般不要超過吸合電流的1.5倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。電磁繼電器釋放電流是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠遠小于吸合電流。

小明利用該壓力傳感器、電磁繼電器和電阻箱R＇(最大電阻200Ω)及部分其它器材設(shè)計了如圖甲所示的超載報警電路，閉合開關(guān)S，當(dāng)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）

（1）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，請在圖乙給定的坐標(biāo)系中描繪出壓力傳感器的輸出電壓隨壓力變化的圖像____________；

（2）小明所用電磁繼電器的觸點形式是________型（選填“H”、“D”、“Z”），常開觸點是__________（選填“a”、“b”、“c”）。

（3）當(dāng)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_______(選填“A、B”或“C、D”)兩端；

（4）小明希望壓力大于或等于3.0×105N時，啟動報警系統(tǒng)，則電阻箱R＇的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)到_______Ω。

（5）若要使該報警裝置不被燒壞，汽車的最大質(zhì)量不能超過___________噸（g取10N/kg）。

Answer 1

【答案】 Z b C、D 100 9

【解析】

（1）明確橫坐標(biāo)表示壓力，縱坐標(biāo)表示輸出電壓，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，利用描點法繪制圖象；
（2）根據(jù)題中的信息判斷所用電磁繼電器的觸點形式以及判斷出常開觸點；
（3）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；
（4）壓力傳感器相當(dāng)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，利用歐姆定律就可以求出電阻箱接入電路的阻值；
（5）由數(shù)據(jù)可知，汽車重力越小，壓力傳感器輸出電壓越小，根據(jù)電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流和線圈電阻，利用歐姆定律知識就可以求出最小輸出電壓，再對照圖象就可以找到對應(yīng)的壓力值，就是汽車重力的大小。

（1）橫坐標(biāo)表示壓力，縱坐標(biāo)表示輸出電壓，對應(yīng)表中數(shù)據(jù)，繪制圖象如下：

（2）由圖可知電磁繼電器有三個觸點，中間是動觸點，上下各一個靜觸點，符合轉(zhuǎn)換型（Z型）；圖中繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點是b觸點，為常開觸點；

（3）當(dāng)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；

（4）由圖象可知，當(dāng)壓力為3×105N時，輸出電壓U=2.5V，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，由于繼電器線圈的電阻R線=25Ω，根據(jù)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=125Ω-25Ω=100Ω；

（5）對于線圈所通過的工作電流，一般不要超過吸合電流的1.5倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。使電磁繼電器銜鐵閉合的最小電流I=20mA=0.02A，則最大電流為：0.02A×1.5=0.03A，繼電器線圈的電阻R線=25Ω，要使該裝置不被燒壞，壓力傳感器輸出的電壓最大值為：U最大=IR線=0.03A×25Ω=0.75V；由圖象可知，輸出電壓與壓力之比為：，輸出電壓為0.75V，，得對應(yīng)的壓力F=9×104N，汽車的最大重力G=F=9×104N，汽車的最大質(zhì)量：。