Question

17．小敏设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图甲，拍摄照片记录机动车辆闯红灯时的情景：

工作原理：当光控开关收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化到一定值时，继电器的附铁被吸下，工作电路中的电控照相机工作，拍摄违规车辆．光控开关未受到该种光照射时自动断开，附铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光．回答下列问题：（g=10N/kg）
（1）根据工作原理，将电路连接完整．
（2）已知交通信号灯发光的顺序是绿、黄、红、绿，按新交通法规，闯黄灯就要被扣分，则光控开关应该在接收到黄光（填“红”、“绿”或“黄”）时，自动闭合．
（3）由图乙可知，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8V，继电器线圈电阻为10欧，当控制电路中电流大于0.05安时，附铁被吸引．通过计算说明，只有质量超过多少千克的车辆违规时才会被拍照记录？（请写出计算过程）

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）要记录违规闯黄灯的情景，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求出超载车的最小质量．

解答 解：
（1）根据题意可知，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；
所以，指示灯与电控照相机分别在两条支路上，且两条支路分别与两个触点相连，电源的负极与衔铁相连，如图所示：

（2）因为电控照相机要自动记录违规闯黄灯的情景，所以光控开关应在接收到黄光时自动闭合；
（3）由乙图可知，横坐标是压敏电阻所受的压力值，纵坐标是压敏电阻的阻值，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；
（4）当控制电路中电流为0.05安时，由I=$\frac{U}{R}$可得，控制电路的总电阻：
R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{8V}{0.05A}$=160Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，压敏电阻的阻值：
R=R_总-R_线圈=160Ω-10Ω=150Ω，
由图乙可知，此时压敏电阻所受的压力F=2000N，
由G=mg可得，车辆违规时会被拍照记录的最小质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2000N}{10N/kg}$=200kg．
答：（1）如上图所示；
（2）黄；
（3）减小；
（4）只有质量超过200kg的车辆违规时才会被拍照记录，计算过程如上所示．

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和重力公式的应用，正确运用原理分析是此题的关键．