【分析】
1. 第(1)问:采用描点法,依据表格中压力与输出电压的对应数据,在坐标系内确定各对应点,再用平滑曲线连接,即可得到输出电压随压力变化的图像。
2. 第(2)问:当汽车超载时,压力增大使压力传感器输出电压升高,线圈电流达到20mA,衔铁被吸合,此时电磁继电器的C、D触点接通,为实现超载报警,电铃需接在C、D两端,确保超载时电铃所在电路连通发声。
3. 第(3)问:先从表格数据中找到压力为$2.4×10^5\mathrm{N}$对应的输出电压,再根据欧姆定律计算电磁继电器电路的总电阻,结合线圈电阻,利用总电阻与分电阻的关系求出电阻箱的阻值。
4. 第(4)问:先根据欧姆定律求出刚好使衔铁吸合时的最小输出电压,再从表格数据中找到该电压对应的压力,此压力即为汽车的最小重力。
【解析】
(1) 根据表格数据,在图乙坐标系中依次描出压力为0、$6×10^4\mathrm{N}$、$1.2×10^5\mathrm{N}$、$1.8×10^5\mathrm{N}$、$2.4×10^5\mathrm{N}$、$3.0×10^5\mathrm{N}$对应输出电压0V、0.5V、1.0V、1.5V、2.0V、2.5V的点,用平滑曲线连接各点,完成图像绘制。
(2) 当汽车超载时,衔铁被吸合,C、D触点接通,为实现超载报警,电铃应接在$\boldsymbol{C、D}$两端。
(3) ①由表格数据可知,当压力为$2.4×10^5\mathrm{N}$时,压力传感器输出电压$U=2\mathrm{V}$;
②已知线圈电流$I=20\mathrm{mA}=0.02\mathrm{A}$,根据欧姆定律$I=\frac{U}{R}$,可得电磁继电器电路的总电阻:
$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{2\mathrm{V}}{0.02\mathrm{A}}=100\mathrm{Ω}$;
③因为$R_{总}=R_{线圈}+R'$,线圈电阻$R_{线圈}=25\mathrm{Ω}$,所以电阻箱的电阻:
$R'=R_{总}-R_{线圈}=100\mathrm{Ω}-25\mathrm{Ω}=75\mathrm{Ω}$。
(4) ①当线圈电流刚好为20mA时,输出电压最小,此时电路中只有线圈电阻,根据$U=IR$,可得最小输出电压:
$U_{最小}=I×R_{线圈}=0.02\mathrm{A}×25\mathrm{Ω}=0.5\mathrm{V}$;
②由表格数据可知,当输出电压为0.5V时,对应的压力为$6×10^4\mathrm{N}$,即汽车的最小重力为$6×10^4\mathrm{N}$。
【答案】
(1) 见解析中的描点连线图像;
(2) $\boldsymbol{C、D}$;
(3) $\boldsymbol{75\mathrm{Ω}}$;
(4) $\boldsymbol{6×10^4\mathrm{N}}$
【知识点】
欧姆定律的应用,电磁继电器的工作原理,描点法画图像
【点评】
本题结合汽车超载报警的实际场景,综合考查了电磁继电器的工作逻辑、欧姆定律的计算以及从表格数据中提取信息的能力,体现了物理知识在生活实际中的应用,培养了学生解决实际问题的思维。
【难度系数】
0.6