Question

小强知道在十字路口都装有红绿灯，提醒驾驶员不要违规行驶，否则会被自动记录器记下违规事件，于是爱动脑筋的小强设计了一种闯红灯违规证据模拟记录器，拍摄照片记录机动车辆闯红灯时的情景，如图12甲所示．他设计的原理如下：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化（变化规律如图乙所示）引起电流变化到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机工作；光控开关未受到该种光照射自动断开，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光．

回答下列问题：
（1）根据工作原理，将电路连接完整．
（2）要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到

红

光（填“红”、“绿”或“黄”）时，自动闭合．
（3）由图11乙可知，压敏电阻R的阻值随受到压力的增大而

减小

．
（4）已知控制电路电压为6V，继电器线圈电阻R₀为10Ω，当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁被吸引．通过计算说明，只有质量超过多少kg的车辆违规时才会被拍照记录．继电器线圈电阻R₀在0.1s内由于发热所产生的热量为多少？

Answer 1

分析：（1）电磁继电器中最主要的部分就是电磁铁，它是靠电磁铁的原理来工作的．电磁继电器的电路可分为控制电路和工作电路两部分，当控制电路接通时，电磁铁有磁性，吸引衔铁；当电磁铁无磁性时，衔铁在弹簧的作用下被拉起．
（2）要记录违规闯红灯的情景，此时照相机需要工作，据此判断光控开关接收到何种颜色的光．
（3）分析压力和电阻的关系图象，即可得出压力和电阻的大小变化情况．
（4）先根据欧姆定律求出控制电路的总电阻，再根据电阻的串联求出压敏电阻的阻值，根据图象查出此时的压力，压力和自身的重力相等，根据G=mg求出超载车的质量，根据Q=W=I²Rt求出继电器线圈电阻R₀在0.1s内由于发热所产生的热量．

解答：解：（1）根据题意，当光控开关受到某种颜色的光照，同时受到压力时，由于压敏电阻的电阻减小，所以电路中的电流值增大，由于电磁铁的磁性将衔铁吸下，此时电控照相机工作，所以电控照相机所在的电路应接通；当光控开关没有受到这种颜色的光照射时，光控开关断开，此时电磁铁无磁性，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光，此时指示灯所在的支路应该接通．

（2）因为电控照相机要自动记录违规闯红灯的情景，所以光控开关应在接收到红光时，自动闭合．
故答案为：红．
（3）由乙图可以看出，横坐标是压敏电阻所受的压力值，纵坐标是电阻值，从图中可以看出，当压敏电阻所受压力增大时，其电阻值减小．
故答案为：减小．
（4）控制电路的总电阻：
R_总=

U

I

=

6V

0.06A

=100Ω，
压敏电阻的阻值为：
R=R_总-R₀=100Ω-10Ω=90Ω
查图可知，当R=90Ω时，压敏电阻所受的压力F=4000N，
车的质量：
m=

G

g

=

F

g

=

4000N

10N/kg

=400kg；
继电器线圈电阻0.1s内由于发热所产生的热量：
Q₀=W₀=I²R₀t=（0.06A）²×10Ω×0.1s=0.0036J．
答：只有质量超过400kg的车辆违规时才会被拍照记录，继电器线圈电阻R₀在0.1s内由于发热所产生的热量为0.0036J．

点评：本题考查了有关电磁继电器的电路连接，首先要搞清电磁继电器的工作原理，并搞清工作电路和控制电路；同时还考查了欧姆定律的应用，正确运用原理分析是此题的关键．