Question

17．小敏設(shè)計(jì)了一種“闖紅燈違規(guī)證據(jù)模擬記錄器”，如圖甲，拍攝照片記錄機(jī)動(dòng)車(chē)輛闖紅燈時(shí)的情景：

工作原理：當(dāng)光控開(kāi)關(guān)收到某種顏色光時(shí)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)閉合，且當(dāng)壓敏電阻受到車(chē)的壓力，它的阻值變化引起電流變化到一定值時(shí)，繼電器的附鐵被吸下，工作電路中的電控照相機(jī)工作，拍攝違規(guī)車(chē)輛．光控開(kāi)關(guān)未受到該種光照射時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)，附鐵沒(méi)有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光．回答下列問(wèn)題：（g=10N/kg）
（1）根據(jù)工作原理，將電路連接完整．
（2）已知交通信號(hào)燈發(fā)光的順序是綠、黃、紅、綠，按新交通法規(guī)，闖黃燈就要被扣分，則光控開(kāi)關(guān)應(yīng)該在接收到黃光（填“紅”、“綠”或“黃”）時(shí)，自動(dòng)閉合．
（3）由圖乙可知，壓敏電阻R的阻值隨受到壓力的增大而減�。�
（4）已知控制電路電壓為8V，繼電器線圈電阻為10歐，當(dāng)控制電路中電流大于0.05安時(shí)，附鐵被吸引．通過(guò)計(jì)算說(shuō)明，只有質(zhì)量超過(guò)多少千克的車(chē)輛違規(guī)時(shí)才會(huì)被拍照記錄？（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 （1）電磁繼電器中最主要的部分就是電磁鐵，它是靠電磁鐵的原理來(lái)工作的．電磁繼電器的電路可分為控制電路和工作電路兩部分，當(dāng)控制電路接通時(shí)，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵；當(dāng)電磁鐵無(wú)磁性時(shí)，銜鐵在彈簧的作用下被拉起；
（2）要記錄違規(guī)闖黃燈的情景，此時(shí)照相機(jī)需要工作，據(jù)此判斷光控開(kāi)關(guān)接收到何種顏色的光；
（3）分析壓力和電阻的關(guān)系圖象，即可得出壓力和電阻的大小變化情況；
（4）先根據(jù)歐姆定律求出控制電路的總電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出壓敏電阻的阻值，根據(jù)圖象查出此時(shí)的壓力，壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出超載車(chē)的最小質(zhì)量．

解答 解：
（1）根據(jù)題意可知，當(dāng)光控開(kāi)關(guān)受到某種顏色的光照，同時(shí)受到壓力時(shí)，由于壓敏電阻的電阻減小，所以電路中的電流值增大，由于電磁鐵的磁性將銜鐵吸下，此時(shí)電控照相機(jī)工作，所以電控照相機(jī)所在的電路應(yīng)接通；當(dāng)光控開(kāi)關(guān)沒(méi)有受到這種顏色的光照射時(shí)，光控開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此時(shí)電磁鐵無(wú)磁性，銜鐵沒(méi)有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光，此時(shí)指示燈所在的支路應(yīng)該接通；
所以，指示燈與電控照相機(jī)分別在兩條支路上，且兩條支路分別與兩個(gè)觸點(diǎn)相連，電源的負(fù)極與銜鐵相連，如圖所示：

（2）因?yàn)殡娍卣障鄼C(jī)要自動(dòng)記錄違規(guī)闖黃燈的情景，所以光控開(kāi)關(guān)應(yīng)在接收到黃光時(shí)自動(dòng)閉合；
（3）由乙圖可知，橫坐標(biāo)是壓敏電阻所受的壓力值，縱坐標(biāo)是壓敏電阻的阻值，從圖中可以看出，當(dāng)壓敏電阻所受壓力增大時(shí)，其電阻值減��；
（4）當(dāng)控制電路中電流為0.05安時(shí)，由I=$\frac{U}{R}$可得，控制電路的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{8V}{0.05A}$=160Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，壓敏電阻的阻值：
R=R_總-R_線圈=160Ω-10Ω=150Ω，
由圖乙可知，此時(shí)壓敏電阻所受的壓力F=2000N，
由G=mg可得，車(chē)輛違規(guī)時(shí)會(huì)被拍照記錄的最小質(zhì)量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2000N}{10N/kg}$=200kg．
答：（1）如上圖所示；
（2）黃；
（3）減��；
（4）只有質(zhì)量超過(guò)200kg的車(chē)輛違規(guī)時(shí)才會(huì)被拍照記錄，計(jì)算過(guò)程如上所示．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了有關(guān)電磁繼電器的電路連接，首先要搞清電磁繼電器的工作原理，并搞清工作電路和控制電路；同時(shí)還考查了歐姆定律和重力公式的應(yīng)用，正確運(yùn)用原理分析是此題的關(guān)鍵．