Question

15．如圖甲是一種“違規(guī)闖紅燈證據(jù)記錄器”的模擬電路，用來拍攝照片記錄機(jī)動(dòng)車輛闖紅燈時(shí)的情景．其原理如下：當(dāng)汽車規(guī)范行駛時(shí)，光控開關(guān)斷開，壓敏電阻即使受到車的壓力引起阻值變化，控制電路也不工作，銜鐵沒有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光．當(dāng)光控開關(guān)接收到某種顏色的信號(hào)燈光時(shí)，開關(guān)自動(dòng)閉合，且當(dāng)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(shí)，繼電器的銜鐵就被吸下，工作電路中的電控照相機(jī)工作，拍攝違規(guī)現(xiàn)場情景．請回答下列問題（取g=10N/kg）：

（1）由圖乙可知，壓敏電阻R的阻值隨受到壓力的增大而減小．
（2）通過閱讀“違規(guī)闖紅燈證據(jù)記錄器”的工作原理，請你歸納使控制電路形成通路工作的兩點(diǎn)條件：光控開關(guān)接收到某種顏色的信號(hào)燈光、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．
（3）假設(shè)控制電路電壓為6V，繼電器線圈電阻為10歐，當(dāng)控制電路中電流≥0.06安時(shí)，銜鐵被吸引．求：
①當(dāng)一輛汽車恰好使銜鐵被吸引，求此時(shí)控制電路中壓敏電阻的實(shí)際功率的大小？
②請結(jié)合圖乙并通過計(jì)算說明，質(zhì)量至少達(dá)到多少千克的車輛違規(guī)時(shí)才會(huì)被拍照．

Answer 1

分析 （1）分析圖乙所示圖象，找出壓敏電阻阻值隨壓力變化的關(guān)系．
（2）認(rèn)真審題，根據(jù)題目提供的信息分析答題．
（3）①由串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出銜鐵被吸引時(shí)壓敏電阻兩端電壓，然后由P=UI求出其阻值；
②由串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出銜鐵恰好被吸引時(shí)壓敏電阻的阻值，然后由圖象求出壓敏電阻受到的壓力，最后求出車的質(zhì)量．

解答 解：
（1）由圖象可知，壓敏電阻R的阻值隨受到壓力的增大而減��；
（2）由題意可知，記錄器工作，即控制電路形成通路需要滿足的條件是：光控開關(guān)接收到某種顏色的信號(hào)燈光，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．
（3）由圖甲所示電路可知，壓敏電阻與繼電器線圈串聯(lián)；
①由I=$\frac{U}{R}$可知，
當(dāng)一輛汽車恰好使銜鐵被吸下時(shí)，繼電器線圈兩端電壓：
U_線圈=IR_線圈=0.06A×10Ω=0.6V，
壓敏電阻兩端電壓：
U_壓=U-U_線圈=6V-0.6V=5.4V，
壓敏電阻的實(shí)際功率：
P=U_壓I=5.4V×0.06A=0.324W；
②當(dāng)銜鐵恰好被吸引時(shí)，壓敏電阻阻值：
R=$\frac{{U}_{壓}}{I}$=$\frac{5.4V}{0.06A}$=90Ω，
由圖乙所示圖象可知，此時(shí)壓敏電阻受到的壓力F=1.5×10⁴N，
壓敏電阻受到的壓力等于車的重力，F(xiàn)=G=mg，
則車的質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{F}{g}$=$\frac{1.5×1{0}^{4}N}{10N/kg}$=1.5×10³kg．
故答案為：（1）減�。唬�2）光控開關(guān)接收到某種顏色的信號(hào)燈光；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；
（3）①當(dāng)一輛汽車恰好使銜鐵被吸引，此時(shí)控制電路中壓敏電阻的實(shí)際功率的大小為0.324W；
②質(zhì)量至少達(dá)到1.5×10³kg的車輛違規(guī)時(shí)才會(huì)被拍照記錄．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道信息給予題，認(rèn)真審題、根據(jù)題意獲取所需信息即可正確解題．解題時(shí)要注意串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律的應(yīng)用．