Question

15．如图甲是一种“违规闯红灯证据记录器”的模拟电路，用来拍摄照片记录机动车辆闯红灯时的情景．其原理如下：当汽车规范行驶时，光控开关断开，压敏电阻即使受到车的压力引起阻值变化，控制电路也不工作，衔铁没有被吸引，工作电路中的指示灯发光．当光控开关接收到某种颜色的信号灯光时，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，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机工作，拍摄违规现场情景．请回答下列问题（取g=10N/kg）：

（1）由图乙可知，压敏电阻R的阻值随受到压力的增大而减小．
（2）通过阅读“违规闯红灯证据记录器”的工作原理，请你归纳使控制电路形成通路工作的两点条件：光控开关接收到某种颜色的信号灯光、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．
（3）假设控制电路电压为6V，继电器线圈电阻为10欧，当控制电路中电流≥0.06安时，衔铁被吸引．求：
①当一辆汽车恰好使衔铁被吸引，求此时控制电路中压敏电阻的实际功率的大小？
②请结合图乙并通过计算说明，质量至少达到多少千克的车辆违规时才会被拍照．

Answer 1

分析 （1）分析图乙所示图象，找出压敏电阻阻值随压力变化的关系．
（2）认真审题，根据题目提供的信息分析答题．
（3）①由串联电路特点与欧姆定律求出衔铁被吸引时压敏电阻两端电压，然后由P=UI求出其阻值；
②由串联电路特点与欧姆定律求出衔铁恰好被吸引时压敏电阻的阻值，然后由图象求出压敏电阻受到的压力，最后求出车的质量．

解答 解：
（1）由图象可知，压敏电阻R的阻值随受到压力的增大而减小；
（2）由题意可知，记录器工作，即控制电路形成通路需要满足的条件是：光控开关接收到某种颜色的信号灯光，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．
（3）由图甲所示电路可知，压敏电阻与继电器线圈串联；
①由I=$\frac{U}{R}$可知，
当一辆汽车恰好使衔铁被吸下时，继电器线圈两端电压：
U_线圈=IR_线圈=0.06A×10Ω=0.6V，
压敏电阻两端电压：
U_压=U-U_线圈=6V-0.6V=5.4V，
压敏电阻的实际功率：
P=U_压I=5.4V×0.06A=0.324W；
②当衔铁恰好被吸引时，压敏电阻阻值：
R=$\frac{{U}_{压}}{I}$=$\frac{5.4V}{0.06A}$=90Ω，
由图乙所示图象可知，此时压敏电阻受到的压力F=1.5×10⁴N，
压敏电阻受到的压力等于车的重力，F=G=mg，
则车的质量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{F}{g}$=$\frac{1.5×1{0}^{4}N}{10N/kg}$=1.5×10³kg．
故答案为：（1）减小；（2）光控开关接收到某种颜色的信号灯光；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；
（3）①当一辆汽车恰好使衔铁被吸引，此时控制电路中压敏电阻的实际功率的大小为0.324W；
②质量至少达到1.5×10³kg的车辆违规时才会被拍照记录．

点评 本题是一道信息给予题，认真审题、根据题意获取所需信息即可正确解题．解题时要注意串联电路特点与欧姆定律的应用．