Question

5．圖甲是小明同學設計的一種“闖紅燈違規(guī)證據(jù)模擬記錄器”，拍攝的照片可記錄機動車輛闖紅燈時的情景．工作原理：當光控開關接收到某重顏色光時，開關自動閉合，且當壓敏電阻受到車的壓力，它的阻值變化引起電流變化到一定值時，繼電器的銜鐵就被吸下，工作電路中的電空照明相機工作，拍攝違規(guī)車輛．光控開關未受到這種光照射自動斷開，銜鐵沒有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光．已知控制電路電壓為6伏，繼電器電阻為10歐姆，當控制電路電流大于0.06安時，銜鐵被吸引．

（1）根據(jù)工作原理，將電路連接完整．
（2）要紀錄違規(guī)闖紅燈的情景，光控開關應在接收到紅光（選填“紅”、“綠”或“黃”）時，自動閉合；
（3）小明分析發(fā)現(xiàn)，當質量小于多少千克的車輛闖紅燈時，該記錄器不能拍攝記錄．
（4）若要使質量小一些的汽車闖紅燈，該記錄器能夠拍攝記錄，則寫出一條改進措施提高電源電壓（或增加線圈匝數(shù)）．

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，當控制電路接通時，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵；當電磁鐵無磁性時，銜鐵在彈簧的作用下被拉起．
（2）要記錄違規(guī)闖紅燈的情景，此時照相機需要工作，據(jù)此判斷光控開關接收到何種顏色的光．
（3）要解決此題，需要掌握歐姆定律，首先根據(jù)電流值和電壓值求出所需的總電阻．后根據(jù)串聯(lián)電阻的知識求出壓敏電阻的阻值，根據(jù)圖象查出此時的壓力，從而計算出車輛的質量．
（4）根據(jù)磁性強弱的影響因素進行分析措施．

解答 解：（1）根據(jù)題意，當光控開關受到某種顏色的光照，同時受到壓力時，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，此時電控照相機工作，所以電控照相機所在的電路應接通；當光控開關沒有受到這種顏色的光照射時，光控開關斷開，此時電磁鐵無磁性，銜鐵沒有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光，此時指示燈所在的支路應該接通．

（2）因為電控照相機要自動記錄違規(guī)闖紅燈的情景，所以光控開關應在接收到紅光時，自動閉合．
（3）根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$電路中的總電阻為：R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.06A}$=100Ω
壓敏電阻的阻值為：R=100Ω-10Ω=90Ω
查圖可知，當R=90Ω時，壓敏電阻所受的壓力F=4000N，
根據(jù)G=mg得：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{F}{g}$=$\frac{4000N}{10N/kg}$=400kg
若車的質量再小，則電路中的電阻會變大，電流會小于0.06A，線圈不能吸引銜鐵使照相機拍照；
（4）若要使質量小一些的汽車闖紅燈，該記錄器能夠拍照記錄，應想法在壓力相同的情況下增大線圈的磁性，可提高電源電壓，使同種情況下電路中的電流增大，或增加線圈匝數(shù)．
故答案為：（1）見上圖；（2）紅；（3）當質量小于400千克的車輛闖紅燈時，該記錄器不能拍攝記錄；
（4）提高電源電壓（或增加線圈匝數(shù)）．

點評 要熟練掌握閉合電路歐姆定律等基本規(guī)律，要學會“看”電路和“分析”電路，能夠根據(jù)圖乙確定對應的電阻和壓力是解決問題的關鍵，此題考查了學生的綜合分析能力．