某同学设计了一种“自动限重器”,如图(甲)所示.该装置由控制电路和工作电路组成,其主要元件有电磁继电器、货物装载机(实质是电动机)、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等.压敏电阻R

◎ 题目

某同学设计了一种“自动限重器”,如图(甲)所示.该装置由控制电路和工作电路组成,其主要元件有电磁继电器、货物装载机(实质是电动机)、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等.压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图(乙)所示.当货架承受的压力达到限定值,电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品.已知控制电路的电源电动势E=6V,r=2Ω,电磁继电器线圈的阻值忽略不计.请你解答下列问题:
(1)用笔画线代替导线将图(甲)的电路连接完整.
(2)当电磁继电器线圈中的电流大小为15mA时,衔铁被吸下.若货架能承受的最大压力为800N,则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为______Ω
(3)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件.现将控制电路中的电源,换成硅光电源,用一定强度的光照射硅光电池,调节滑动变阻器,通过测量得到该电池的U-I曲线(如图丙).不改变滑片的位置,当货架能承受的压力逐渐增加时,该硅光电池的内阻将______,内电路上消耗的功率将______.(以上两格填写“增加”“减小”“先增大后减小”“先减小后增大”或“不变”).
(4)若控制电路中的电源,换成硅光电源,不改变滑片的位置,即如(2)中数值,现测得硅光电源两端电压为5.4V,则货架上承受的压力为______N.

魔方格

◎ 答案


魔方格
(1)将货物装载机和上触点串联组成工作电路,将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路,
连接电路如图所示:
(2)∵R1与R2串联,
∴I1=I2=Imax=15mA=0.015A,
所以根据闭合电路的欧姆定律R1+R2+r=
E
I

由图乙可知:F=800N时,R1=80Ω,
所以R2=
E
I
-r-R1=
6
0.015
-2-80Ω=318Ω

即:滑动变阻器R2的最大阻值至少为318Ω.
(3)由丙图可知,随着外电路电阻变大,硅光电源的U-I图线的斜率绝对值逐渐变大,即硅光电源的内阻随外电路电阻变大而变大.
当不改变滑片的位置,当货架能承受的压力逐渐增加时,R1的电阻变大,所以该硅光电池的内阻将增大.
由丙图可知,随着外电路电阻变大,硅光电源的路端电压逐渐减小,根据闭合电路欧姆定律,内电压变大.电路的总电流又增大,所以P=UI逐渐变大.
(4)硅光电源两端电压为5.4V,由丙图可知此时电流为10mA,所以根据欧姆定律外电路的总电阻为R1+R2=
U
I
,所以R1=
U
I
-R2=
5.4
0.01
-318Ω=220Ω
,根据乙图可知,此时对应的压力为90N.
故答案为:(1)电路图如上图所示     (2)318    (3)增大,增大    (4)90 N

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“某同学设计了一种“自动限重器”,如图(甲)所示.该装置由控制电路和工作电路组成,其主要元件有电磁继电器、货物装载机(实质是电动机)、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等.压敏电阻R…”主要考查了你对  【闭合电路欧姆定律】,【传感器及其工作原理】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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