（2014•常州一模）武进焦溪蜜梨皮薄、肉白、汁水多、个儿大．由于蜜梨皮特别薄，因此筛选时要特别小心．为提高筛选效率，小明设计了蜜梨自动筛选装置（如图甲所示），它能将质量大

Question

（2014•常州一模）武进焦溪蜜梨皮薄、肉白、汁水多、个儿大．由于蜜梨皮特别薄，因此筛选时要特别小心．为提高筛选效率，小明设计了蜜梨自动筛选装置（如图甲所示），它能将质量大于一定标准的蜜梨自动推出传送带装箱．其原理如下：传送带上的蜜梨经过检测点时，使压敏电阻R_x的阻值发生变化，当通过电磁继电器的电流I≥0.15A时，衔铁吸下，额定电压为220V的电动机正常工作，机械装置（图乙中没有画出）启动，将质量达标的蜜梨推出传送带，实现自动筛选．已知：电源电压为12V，定值电阻R₀=15Ω，继电器线圈电阻R=5Ω，压敏电阻R_x的阻值随压力变化关系如图丙所示．求：（g=10N/kg）

（1）请根据题目要求，在图乙中用笔画线代替导线把电路连接完整．
（2）当检测点上没有水果时，电路中的电流是多大？
（3）通过计算说明，被推出传送带蜜梨的最小质量是多少？
（4）不同等级的水果筛选的质量标准是不同的，如果所选蜜梨的质量都要在250g以上，请通过计算对电路进行改进，使该装置能够达到要求，并简述你的方法．

Answer 1

（1）根据题意，当通过电磁继电器的电流I≥0.15A时，衔铁吸下，电动机正常工作，机械装置启动，将质量达标的蜜梨推出传送带，否则电动机不能工作，所以电路连接如下图：

（2）当检测点上没有水果时，压敏电阻受到的压力为0N，由图丙可知压敏电阻的阻值R_x=100Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，此时电路中的电流：
I=(U)/(R0+Rx+R)=(12V)/(15Ω+100Ω+5Ω)=0.1A；
（3）当通过电磁继电器的电流I=0.15A时，推出蜜梨最小，
此时控制电路总电阻：
R_总=(U)/(I)=(12V)/(0.15A)=80Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，此时压敏电阻的阻值：
R_x′=R_总-R-R₀=80Ω-5Ω-15Ω=60Ω，
由图乙可知，其对应压力F=1N，
因水平面上物体的压力和自身的重力相等，
所以，由G=mg可得，被推出传送带的蜜梨的最小质量：
m=(G)/(g)=(F)/(g)=(1N)/(10N/kg)=0.1kg=100g；
（4）如果所选蜜梨的质量要在250g以上时，压敏电阻受到的最小压力：
F′=G′=m′g=250×10^-3kg×10N/kg=2.5N，
由图乙可知，对应的压敏电阻阻值最大R_x′=40Ω，
改进方法有：
①减小电源电压，使电源电压U′=I（R₀+R+R_x）=0.15A×（15Ω+5Ω+40Ω）=9V；
②增大定值电阻的阻值，此时定值电阻的阻值R₀′=R_总-R_x′-R=80Ω-40Ω-5Ω=35Ω．
答：（1）电路的连接如上图所示；
（2）当检测点上没有水果时，电路中的电流是0.1A；
（3）被推出传送带蜜梨的最小质量是100g；
（4）改进方法有：
①减小电源电压，使电源电压为9V；
②增大的总电阻的阻值达到35Ω．