Question

4．有一種“闖紅燈違法證據(jù)模擬記錄器”如圖甲所示．其工作原理：當(dāng)光控開關(guān)接收到某種顏色光時，開關(guān)自動閉合，且當(dāng)壓敏電阻受到車的壓力，它的阻值變化（變化規(guī)律如圖乙所示）引起電流變化到一定值時，繼電器的銜鐵就被吸下；光控開關(guān)未受到該種光照射自動斷開，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6V，電磁繼電器線圈電阻10Ω，當(dāng)控制電路中電流大于0.06A時，銜鐵被吸引．
（1）質(zhì)量大于或等于400kg的車輛違規(guī)時會被拍照記錄．（取g=10N/kg）
（2）當(dāng)車的壓力為2000N時，控制電路中的電流是0.0375A，此時工作電路中的指示燈在工作（選填“指示燈”或“電控照相機(jī)”）．
（3）要使質(zhì)量較小的車闖紅燈也能被拍下，可以在控制電路中與壓敏電阻并聯(lián)（填“并聯(lián)”或“串聯(lián)”）一個電阻．
（4）如果某一路段要求時速不超過60km/h，當(dāng)汽車先后通過兩個線圈上方的時間間隔小于0.5s時，拍攝系統(tǒng)才會被激活而拍下超速汽車的照片（如圖丙所示）．則兩個線圈之間的距離應(yīng)設(shè)計為8m（保留到整數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）搞清當(dāng)出現(xiàn)哪種顏色的燈時，照相機(jī)需要工作；
（2）分析壓力和電阻的關(guān)系圖象得出壓力為2000N時壓敏電阻的大小，利用歐姆定律求出電流，根據(jù)控制電路中判斷用電器工作情況；
（3）能根據(jù)電流值和電壓值求出所需的總電阻，然后根據(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(zhì)量等；
（4）知道車速和通過兩個線圈上方的時間，利用速度公式求兩個線圈間的距離．

解答 解：（1）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(dāng)R=90Ω時，壓敏電阻所受的壓力F=4000N，
根據(jù)G=mg得：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4000N}{10N/kg}$=400kg；
（2）由壓力和電阻的關(guān)系圖象可知：壓力為2000N時壓敏電阻的大小為150Ω，
則總阻值為R_總=R′+R_線圈=150Ω+10Ω=160Ω，
所以電流為I′=$\frac{U}{{R}_{總}}$=$\frac{6V}{160Ω}$=0.0375A＜0.06A；
所以當(dāng)控制電路中銜鐵不會被吸引，則此時工作電路中的指示燈在工作；
（3）當(dāng)壓力F越小時，電阻R越大，如果再串聯(lián)一個電阻，根據(jù)串聯(lián)電路中的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和，則電路中的總電阻更大，電流會更小，達(dá)不到0.06A，電磁鐵不能有效控制銜鐵，則不能達(dá)到給違規(guī)車輛拍照的目的，因此需要并聯(lián)．
（4）車速v=60km/h=60×$\frac{1}{3.6}$m/s=$\frac{50}{3}$m/s；
由v=$\frac{s}{t}$得：
s=vt=$\frac{50}{3}$m/s×0.5s≈8m．
故答案為：（1）400；（2）0.0375； 指示燈；（3）并聯(lián)；（4）8．

點(diǎn)評 此題考查了有關(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．同時還考查了歐姆定律和速度、路程公式的應(yīng)用，正確運(yùn)用原理分析是此題的關(guān)鍵．