Question

【题目】为保证润扬大桥以及过桥车辆的安全，工作人员在桥的入口处安装了“超载检测报警系统”。检测时，当车辆重量小于1×105N时，绿灯亮、红灯灭，表示可以通行；当车辆重量大于等于1×105N时，红灯亮、绿灯灭，表示禁止通行。系统中的电路元件如图甲所示，其中压敏电阻Rx在检测时承受车辆的全部重量，它的阻值随所受压力F变化的图像如图乙所示；R0为定值电阻；电磁继电器线圈上标有“10Ω40mA”。当流过线圈的电流大于等于30mA时，通电线圈的作用效果大于弹簧的作用效果，衔铁被吸下，动触点P和静触点M断开并和静触点N接通；电池组的电压为6V；绿灯规格为“220V 40W”，红灯规格为“220V 60W”。

（1）请在图甲中用笔画线代替导线完成电路连接。

（2）根据分析可以知道：_________（A/B）灯是红灯。

（3）定值电阻R0的阻值为多大？

（4）一辆大型货车停在检测装置上5分钟，因其严重超载导致电磁继电器线圈中电流太大而被烧坏，超载车辆的总重至少是多大？这段时间内指示灯消耗的电能是多少？

Answer 1

【答案】 B 90Ω 2×105 N 1.8×104J

【解析】(1)用导线将左侧电源、压敏电阻、定值电阻和电磁继电器顺次连接起来即可，如下图所示：

(2)由题意可知超载时红灯亮，由乙图可知压力越大时压敏电阻的阻值越小，此时线圈中的电流增大，电磁铁的磁性增强，衔铁被吸下来，B灯泡发光，则B灯泡为红灯；(3) 从图象乙中可知,当压力为1×105N时，压敏电阻的阻值为100Ω，由I＝可得，电路中的总电阻：

R＝＝200Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以,定值电阻R0的阻值：

R0＝RRxR线＝200Ω100Ω10Ω＝90Ω；(4)电磁继电器线圈被烧坏时电路中的最小电流为40mA，此时电路中的总电阻：

R′＝＝150Ω，此时压敏电阻的阻值：R′x＝R′R0R线＝150Ω90Ω10Ω＝50Ω，

由图乙可知,压敏电阻受到的最小压力F＝2×105N，因水平面上物体的压力和自身的重力相等，

所以,超载车辆的最小总重力为2×105N，此时红色知识点发光，则5min消耗的电能：

W红＝P红t＝60W×5×60s＝1.8×104J.