Question

【題目】某同學設計了一種“自動限重器”，如圖甲所示。該裝置由控制電路和工作電路組成，其主要元件有電磁繼電器、貨物裝載機(實質是電動機)、壓敏電阻R1和滑動變阻器R2等。壓敏電阻R1的阻值隨壓力F變化的關系如圖乙所示。當貨架承受的壓力達到限定值，電磁繼電器會自動控制貨物裝載機停止向貨架上擺放物品。已知控制電路的電源電動勢E＝6V，r＝2Ω，電磁繼電器線圈的阻值忽略不計。請你解答下列問題：

(1)當電磁繼電器線圈中的電流大小為15mA時，銜接被吸下。若貨架能承受的最大壓力為800N，則所選滑動變阻器R2的最大阻值至少為____Ω。

(2)硅光電池是一種可將光能轉換為電能的器件，現將控制電路中的電源換成硅光電池，用一定強度的光照射硅光電池，調節滑動變阻器，通過測量得到該電池的U－I曲線(如圖丙)。不改變滑片的位置，當貨架能承受的壓力逐漸增加時，該硅光電池的內阻將____，內電路上消耗的功率將____。(以上兩空選填“增大”“減小”“先增大后減小”“先減小后增大”或“不變”)

(3)若控制電路中的電源換成硅光電源，不改變滑片的位置，即如(2)中數值，現測得硅光電源兩端電壓為5.4V，則貨架上承受的壓力為____N。

Answer 1

【答案】318Ω增大增大90N

【解析】

試題（1）將貨物裝載機和上觸點串聯組成工作電路，將、滑動變阻器、電磁鐵串聯接入控制電路，連接電路如圖所示：

（2）∵與串聯，∴，所以根據閉合電路的歐姆定律

由圖乙可知：時，，所以,即：滑動變阻器的最大阻值至少為.

（3）由丙圖可知，隨著外電路電阻變大，硅光電源的圖線的斜率絕對值逐漸變大，即硅光電源的內阻隨外電路電阻變大而變大,當不改變滑片的位置，當貨架能承受的壓力逐漸增加時，的電阻變大，所以該硅光電池的內阻將增大.由丙圖可知，隨著外電路電阻變大，硅光電源的路端電壓逐漸減小，根據閉合電路歐姆定律，內電壓變大．電路的總電流又增大，所以逐漸變大.

（4）硅光電源兩端電壓為，由丙圖可知此時電流為，所以根據歐姆定律外電路的總電阻為，所以，根據乙圖可知，此時對應的壓力為.