Question

【題目】小明根據(jù)所學的電學知識，想設計一個汽車超載自動報警電路．他查閱了相關資料資料一：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.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)及部分其它器材設計了如圖甲所示的超載報警電路，閉合開關S，當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）明確橫坐標表示壓力，縱坐標表示輸出電壓，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）壓力傳感器相當于電壓可變的電源，從表或圖象中找出2.4×105N壓力對應的電壓，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的壓力值，就是汽車重力的大小。

（1）橫坐標表示壓力，縱坐標表示輸出電壓，對應表中數(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，因此電鈴應接在C、D之間；

（4）由圖象可知，當壓力為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：。