Question

小明去洛阳市白云山游玩时，对景区中的玻璃栈道十分感兴趣，查找资料得知玻璃栈道的“超重检测报警系统”原理电路如图甲所示，当玻璃栈道承受的压力小于安全值时，绿灯亮、红灯灭，行人可以通过；当玻璃栈道所受压力大于或等于安全值时，红灯亮、绿灯灭，此时禁止行人继续进入栈道．控制电路中电池组的电压为6 V，压敏电阻R_x安装在玻璃表面，它的阻值随所受压力F变化的图像如图乙所示，定值电阻R₀的阻值为80 Ω，电磁继电器线圈的阻值为20 Ω。当流过线圈的电流大于或等于30 mA时，衔铁被吸下。g取10 N/kg，试问：

(1)当玻璃栈道上的行人总重变大时，压敏电阻R_x的阻值将______ (选填“变大”“变小”或“不变”)；“超重检测报警系统”中______ (选填“A”或“B”)灯为红灯；

(2)当玻璃栈道上没有行人和物品时，通过压敏电阻R_x的电流是多少？此时控制电路消耗的功率是______？

(3)“超重检测报警系统”报警时，玻璃栈道上的人员总质量最少为______吨？

(4)若该报警系统使用一段时间后控制电路电池组的电压略有降低，请你分析该“超重检测报警系统”恰好报警时玻璃栈道上人员的总质量与原来相比将如何变化______。(简要说明分析过程)

Answer

变小 A 0.144 W 10 t 变大

【解析】

【解析】
(2)当玻璃栈道上没有行人和物品时，Rx受到的压力为0 N，由图乙可知，此时Rx＝150 Ω

电路中的总电阻R总＝Rx＋R0＋R线圈＝150 Ω＋80 Ω＋20 Ω＝250 Ω

通过压敏电阻Rx的电流I＝＝＝0.024 A

控制电路消耗的功率P＝＝＝0.144 W

(3)当控制电路电流刚好达到30 mA＝0.03 A时，衔铁被吸下，红灯亮，报警系统报警

此时电路中的总电阻R总′＝＝＝200 Ω

则此时Rx的阻值Rx′＝R总′－R0－R线圈＝200 Ω－80 Ω－20 Ω＝100 Ω

通过图乙可知，此时压敏电阻Rx受到的压力F＝1×105 N

玻璃栈道上的人员的总质量

m＝＝＝＝1×104 kg＝10 t

则玻璃栈道上的人员的总质量最少为10 t

(4)“超重检测报警系统”报警时电路中的电流不变，若电池组电压略有降低，则报警时电路中的总电阻变小，压敏电阻Rx的阻值变小，所受压力变大，则玻璃栈道上人员的总质量将变大．