为保证润扬大桥以及过桥车辆的安全，工作人员在桥的入口处安装了“超载检测报警系统”．检测时，当车辆重量小于1×105N时，绿灯亮、红灯灭，表示可以通行；当车辆重量大于等于1×105N

Question

为保证润扬大桥以及过桥车辆的安全，工作人员在桥的入口处安装了“超载检测报警系统”．检测时，当车辆重量小于1×10⁵N时，绿灯亮、红灯灭，表示可以通行；当车辆重量大于等于1×10⁵N时，红灯亮、绿灯灭，表示禁止通行．系统中的电路元件如图（甲）所示，其中压敏电阻R_x在检测时承受车辆的全部重量，它的阻值随所受压力F变化的图象如图（乙）所示；R₀为定值电阻；电磁继电器线圈上标有“10Ω 40mA”．当流过线圈的电流大于等于30mA时，通电线圈的作用效果大于弹簧的作用效果，衔铁被吸下，动触点P和静触点M断开并和静触点N接通；电池组的电压为6V；绿灯规格为“220V  40W”，红灯规格为“220V  60W”．

（1）请在图（甲）中用笔画线代替导线完成电路连接．
（2）电磁继电器线圈上标有“10Ω 40mA”，它的意思是指线圈的电阻是10Ω，允许通过的______（选填“最大”“最小”）电流是40mA，超过了会烧坏线圈．
（3）根据分析可以知道：______（A/B）灯是红灯．
（4）定值电阻R₀的阻值为多大？
（5）一辆大型货车停在检测装置上5分钟，因其严重超载导致电磁继电器线圈中电流太大而被烧坏，超载车辆的总重力至少是多大？这段时间内指示灯消耗的电能是多少？

Answer 1

（1）用导线将左侧电源、压敏电阻、定值电阻和电磁继电器顺次连接起来即可，如下图所示：

（2）电磁继电器线圈上标有“10Ω 40mA”，则线圈允许通过的最大电流为40mA；
（3）由题意可知超载时红灯亮，由乙图可知压力越大时压敏电阻的阻值越小，此时线圈中的电流增大，电磁铁的磁性增强，衔铁被吸下来，B灯泡发光，则B灯泡为红灯；
（4）从图象乙中可知，当压力为1×10⁵N时，压敏电阻的阻值为100Ω，
由I=(U)/(R)可得，电路中的总电阻：
R=(U)/(I)=(6V)/(30×10−3A)=200Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，定值电阻R₀的阻值：
R₀=R-R_x-R_线=200Ω-100Ω-10Ω=90Ω；
（5）电磁继电器线圈被烧坏时电路中的最小电流为40mA，此时电路中的总电阻：
R′=(U)/(I′)=(6V)/(40×10−3A)=150Ω，
此时压敏电阻的阻值：
R_x′=R′-R₀-R_线=150Ω-90Ω-10Ω=50Ω，
由图乙可知，压敏电阻受到的最小压力F=2×10⁵N，
因水平面上物体的压力和自身的重力相等，
所以，超载车辆的最小总重力为2×10⁵N，
此时红色知识点发光，则5min消耗的电能：
W_红=P_红t=60W×5×60s=1.8×10⁴J．
答：（1）如上图所示；
（2）最大；
（3）B；
（4）定值电阻R₀的阻值为90Ω；
（5）超载车辆的总重力至少是2×10⁵N，这段时间内指示灯消耗的电能是1.8×10⁴J．