Question

5．圖甲是小明同學(xué)設(shè)計(jì)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(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)接收到某重顏色光時(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)，繼電器的銜鐵就被吸下，工作電路中的電空照明相機(jī)工作，拍攝違規(guī)車(chē)輛．光控開(kāi)關(guān)未受到這種光照射自動(dòng)斷開(kāi)，銜鐵沒(méi)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(dāng)控制電路電流大于0.06安時(shí)，銜鐵被吸引．

（1）根據(jù)工作原理，將電路連接完整．
（2）要紀(jì)錄違規(guī)闖紅燈的情景，光控開(kāi)關(guān)應(yīng)在接收到紅光（選填“紅”、“綠”或“黃”）時(shí)，自動(dòng)閉合；
（3）小明分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)質(zhì)量小于多少千克的車(chē)輛闖紅燈時(shí)，該記錄器不能拍攝記錄．
（4）若要使質(zhì)量小一些的汽車(chē)闖紅燈，該記錄器能夠拍攝記錄，則寫(xiě)出一條改進(jìn)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(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)闖紅燈的情景，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）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(shí)求出壓敏電阻的阻值，根據(jù)圖象查出此時(shí)的壓力，從而計(jì)算出車(chē)輛的質(zhì)量．
（4）根據(jù)磁性強(qiáng)弱的影響因素進(jìn)行分析措施．

解答 解：（1）根據(jù)題意，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．

（2）因?yàn)殡娍卣障鄼C(jī)要自動(dòng)記錄違規(guī)闖紅燈的情景，所以光控開(kāi)關(guān)應(yīng)在接收到紅光時(shí)，自動(dòng)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(dāng)R=90Ω時(shí)，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(chē)的質(zhì)量再小，則電路中的電阻會(huì)變大，電流會(huì)小于0.06A，線圈不能吸引銜鐵使照相機(jī)拍照；
（4）若要使質(zhì)量小一些的汽車(chē)闖紅燈，該記錄器能夠拍照記錄，應(yīng)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(jiàn)上圖；（2）紅；（3）當(dāng)質(zhì)量小于400千克的車(chē)輛闖紅燈時(shí)，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(diǎn)評(píng) 要熟練掌握閉合電路歐姆定律等基本規(guī)律，要學(xué)會(huì)“看”電路和“分析”電路，能夠根據(jù)圖乙確定對(duì)應(yīng)的電阻和壓力是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，此題考查了學(xué)生的綜合分析能力．