Question

【題目】為保證潤揚大橋以及過橋車輛的安全，工作人員在橋的入口處安裝了“超載檢測報警系統”。檢測時，當車輛重量小于1×105N時，綠燈亮、紅燈滅，表示可以通行；當車輛重量大于等于1×105N時，紅燈亮、綠燈滅，表示禁止通行。系統中的電路元件如圖甲所示，其中壓敏電阻Rx在檢測時承受車輛的全部重量，它的阻值隨所受壓力F變化的圖像如圖乙所示；R0為定值電阻；電磁繼電器線圈上標有“10Ω40mA”。當流過線圈的電流大于等于30mA時，通電線圈的作用效果大于彈簧的作用效果，銜鐵被吸下，動觸點P和靜觸點M斷開并和靜觸點N接通；電池組的電壓為6V；綠燈規格為“220V 40W”，紅燈規格為“220V 60W”。

（1）請在圖甲中用筆畫線代替導線完成電路連接。

（2）根據分析可以知道：_________（A/B）燈是紅燈。

（3）定值電阻R0的阻值為多大？

（4）一輛大型貨車停在檢測裝置上5分鐘，因其嚴重超載導致電磁繼電器線圈中電流太大而被燒壞，超載車輛的總重至少是多大？這段時間內指示燈消耗的電能是多少？

Answer 1

【答案】 B 90Ω 2×105 N 1.8×104J

【解析】(1)用導線將左側電源、壓敏電阻、定值電阻和電磁繼電器順次連接起來即可，如下圖所示：

(2)由題意可知超載時紅燈亮，由乙圖可知壓力越大時壓敏電阻的阻值越小，此時線圈中的電流增大，電磁鐵的磁性增強，銜鐵被吸下來，B燈泡發光，則B燈泡為紅燈；(3) 從圖象乙中可知,當壓力為1×105N時，壓敏電阻的阻值為100Ω，由I＝可得，電路中的總電阻：

R＝＝200Ω，因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，所以,定值電阻R0的阻值：

R0＝RRxR線＝200Ω100Ω10Ω＝90Ω；(4)電磁繼電器線圈被燒壞時電路中的最小電流為40mA，此時電路中的總電阻：

R′＝＝150Ω，此時壓敏電阻的阻值：R′x＝R′R0R線＝150Ω90Ω10Ω＝50Ω，

由圖乙可知,壓敏電阻受到的最小壓力F＝2×105N，因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，

所以,超載車輛的最小總重力為2×105N，此時紅色知識點發光，則5min消耗的電能：

W紅＝P紅t＝60W×5×60s＝1.8×104J.