Question

【題目】為了比賽的公平公正，小蕓為學校短跑比賽設計了一款防搶跑裝置，該裝置安裝在起跑線前，如圖甲所示，丙圖是其工作原理圖：起跑發令槍發令前，開關S1、S2、S3都閉合，K與A端相連，綠燈亮；發令槍扳機和開關S2相連動，扣動扳機，槍響同時開關S2斷開；當電流表示數小于或等于30mA時，在彈簧彈力作用下，K與A端相連，綠燈亮，無人搶跑；當電流表示數大于30mA時，銜鐵被吸下，K與B端相連，紅燈亮同時鈴聲響，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，電磁鐵線圈電阻不計。

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

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

（3）比賽時，槍聲響起后，若某同學踩在壓板上的力為1500N時，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為0.06A；

（3）電阻R0至少為150Ω

【解析】，

試題分析：（1）當開關S1、S2、S3都閉合時，壓力傳感器R壓板上無人時，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）當有人搶跑時，對傳感器的壓力為900N，由圖像知，此時壓力傳感器的電阻為R’=100Ω，所以左端電路電流表讀數為

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