《2025年星推荐涂教材九年级物理下册人教版》

5.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,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________(选填“L1"或“L2”)是红灯。
(2)某水平公路桥禁止质量大于或等于20t的车辆通行，要用小强设计的装置为此桥报警，R 的阻值应调节为多少？(g取10N/kg)
(3)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？
(4)请你运用所学物理知识，说明超载的一项危害。
[名师讲习](1)由题图甲可知，车辆不超载时，动触点与上面的静触点接通，灯L1亮;车辆超载时，动触点与下面的静触点接通，灯L2亮，故灯L2是红灯。
(2)车辆对桥面的最大压力F=G=mg=20×10³kg×10N/kg=2×10⁵N,由题图乙可知,此时的输出电压U=1V;由题意知,使电磁继电器衔铁被吸合的最小电流I=20mA=0.02A,继电器线圈的电阻R线图=20Ω;根据I=$\frac{U}{R}$知,电路总电阻R总=
U/I=$\frac{1V}{0.02A}$=50Ω,则电阻R=R总一R线图=
50Ω−20Ω=30Ω。
(3)要使该装置报警，压力传感器输出电压的最小值U₀=IR线图=0.02A×20Ω=0.4V;由题图乙知，此时压力传感器受到的压力，即车辆的最小重力G'=F'=0.8×10⁵N=8×10⁴N。
　(4)超载的汽车质量大，惯性大，急刹车后滑行距离大，容易发生交通事故(或超载的汽车质量大，重力大，容易压坏路面等，合理即可)。
　
[正确答案](1)L2　(2)30Ω　(3)8×10⁴N
(4)超载的汽车质量大，惯性大，急刹车后滑行距离大,容易发生交通事故(或超载的汽车质量大,重力大,容易压坏路面等，合理即可)。
[解题技法]
(1)明确控制电路和工作电路的结构，判断其工作状态。
(2)结合图象，欧姆定律和串、并联电路的特点求解相关的物理量。

答案：