Question

【题目】小强利用压力传感器、电磁继电器、阻值可调的电阻R等元件，设计了一个汽车超载自动报警电路，如图甲所示．他了解到这种压力传感器所受压力越大时，输出的电压U就越大，二者的关系如图乙所示．闭合开关S，当继电器线圈中电流大于或等于20mA时，衔铁被吸合．已知传感器的输出电压U即为继电器控制电路的电源电压，线圈的电阻为20Ω．

（1）车辆不超载时，工作电路中绿灯亮；当传感器所受压力增大到一定程度时，红灯亮，说明汽车超载．请你判断灯　 （填“L1”或“L2”）是红灯；
（2）在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为多少？
（3）请你运用所学物理知识，说明超载的一项危害．

Answer 1

【答案】
（1）L2
（2）

解：车对水平地面的压力F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N，

由图象可知，此时的输出电压U=1V，

因为I=，

所以电路总电阻：

电阻R的阻值：

R=R总﹣R线圈=50Ω﹣20Ω=30Ω当R=30Ω要使报警器报警，

输出电压最小，

据I=，

所以输出最小电压：

U0=IR线圈=0.02A×20Ω=0.4V，

由图象可知，此时压力传感器受到的压力：

F′=0.8×105N=8×104N；

答：在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为8×104N

（3）

答：超载的汽车质量大，惯性大，急刹车后滑行距离大，容易出交通事故

【解析】解：（1）由图示可知，车辆不超载时，衔铁接上端，L1亮，车辆超载时，衔铁接下端，L2亮，由题意知，L2是红灯．
（2）车对水平地面的压力F=G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105N，
由图象可知，此时的输出电压U=1V，
因为I=，
所以电路总电阻：

电阻R的阻值：
R=R总﹣R线圈=50Ω﹣20Ω=30Ω当R=30Ω要使报警器报警，
输出电压最小，
据I=，
所以输出最小电压：
U0=IR线圈=0.02A×20Ω=0.4V，
由图象可知，此时压力传感器受到的压力：
F′=0.8×105N=8×104N；
（3）超载的汽车质量大，惯性大，急刹车后滑行距离大，容易出交通事故．
答：（1）汽车超载．请你判断灯L2是红灯；
（2）在水平路面上，要使该装置报警，通过车辆的最小重力为8×104N；
（3）超载的汽车质量大，惯性大，急刹车后滑行距离大，容易出交通事故．
（1）分析清楚电路结构，根据电路结构分析答题．
（2）车对水平地面的压力等于它的重力，由图象求出压力传感器的阻值，然后由串联电路特点与欧姆定律求出R阻值．当R为零时，由欧姆定律求出线圈两端电压，然后由图象求出此时压力传感器受到的压力，即车轮的最小重力．
（3）根据对超载危害的了解分析答题．