Question

17．小敏設計了一種“闖紅燈違規(guī)證據模擬記錄器”，如圖甲，拍攝照片記錄機動車輛闖紅燈時的情景：

工作原理：當光控開關收到某種顏色光時，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，繼電器的附鐵被吸下，工作電路中的電控照相機工作，拍攝違規(guī)車輛．光控開關未受到該種光照射時自動斷開，附鐵沒有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光．回答下列問題：（g=10N/kg）
（1）根據工作原理，將電路連接完整．
（2）已知交通信號燈發(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，則光控開關應該在接收到黃光（填“紅”、“綠”或“黃”）時，自動閉合．
（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，當控制電路中電流大于0.05安時，附鐵被吸引．通過計算說明，只有質量超過多少千克的車輛違規(guī)時才會被拍照記錄？（請寫出計算過程）

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)闖黃燈的情景，此時照相機需要工作，據此判斷光控開關接收到何種顏色的光；
（3）分析壓力和電阻的關系圖象，即可得出壓力和電阻的大小變化情況；
（4）先根據歐姆定律求出控制電路的總電阻，再根據電阻的串聯(lián)求出壓敏電阻的阻值，根據圖象查出此時的壓力，壓力和自身的重力相等，根據G=mg求出超載車的最小質量．

解答 解：
（1）根據題意可知，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；
所以，指示燈與電控照相機分別在兩條支路上，且兩條支路分別與兩個觸點相連，電源的負極與銜鐵相連，如圖所示：

（2）因為電控照相機要自動記錄違規(guī)闖黃燈的情景，所以光控開關應在接收到黃光時自動閉合；
（3）由乙圖可知，橫坐標是壓敏電阻所受的壓力值，縱坐標是壓敏電阻的阻值，從圖中可以看出，當壓敏電阻所受壓力增大時，其電阻值減�。�
（4）當控制電路中電流為0.05安時，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，此時壓敏電阻所受的壓力F=2000N，
由G=mg可得，車輛違規(guī)時會被拍照記錄的最小質量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2000N}{10N/kg}$=200kg．
答：（1）如上圖所示；
（2）黃；
（3）減小；
（4）只有質量超過200kg的車輛違規(guī)時才會被拍照記錄，計算過程如上所示．

點評 本題考查了有關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；同時還考查了歐姆定律和重力公式的應用，正確運用原理分析是此題的關鍵．