Question

4．有一种“闯红灯违法证据模拟记录器”如图甲所示．其工作原理：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；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．已知控制电路电压为6V，电磁继电器线圈电阻10Ω，当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁被吸引．
（1）质量大于或等于400kg的车辆违规时会被拍照记录．（取g=10N/kg）
（2）当车的压力为2000N时，控制电路中的电流是0.0375A，此时工作电路中的指示灯在工作（选填“指示灯”或“电控照相机”）．
（3）要使质量较小的车闯红灯也能被拍下，可以在控制电路中与压敏电阻并联（填“并联”或“串联”）一个电阻．
（4）如果某一路段要求时速不超过60km/h，当汽车先后通过两个线圈上方的时间间隔小于0.5s时，拍摄系统才会被激活而拍下超速汽车的照片（如图丙所示）．则两个线圈之间的距离应设计为8m（保留到整数）．

Answer 1

分析 （1）搞清当出现哪种颜色的灯时，照相机需要工作；
（2）分析压力和电阻的关系图象得出压力为2000N时压敏电阻的大小，利用欧姆定律求出电流，根据控制电路中判断用电器工作情况；
（3）能根据电流值和电压值求出所需的总电阻，然后根据串联电阻的知识求出压敏电阻的阻值，根据图象查出此时的压力，从而计算出车辆的质量等；
（4）知道车速和通过两个线圈上方的时间，利用速度公式求两个线圈间的距离．

解答 解：（1）根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$，电路中的总电阻为：R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.06A}$=100Ω
压敏电阻的阻值为：R=100Ω-10Ω=90Ω
查图可知，当R=90Ω时，压敏电阻所受的压力F=4000N，
根据G=mg得：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{4000N}{10N/kg}$=400kg；
（2）由压力和电阻的关系图象可知：压力为2000N时压敏电阻的大小为150Ω，
则总阻值为R_总=R′+R_线圈=150Ω+10Ω=160Ω，
所以电流为I′=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{6V}{160Ω}$=0.0375A＜0.06A；
所以当控制电路中衔铁不会被吸引，则此时工作电路中的指示灯在工作；
（3）当压力F越小时，电阻R越大，如果再串联一个电阻，根据串联电路中的总电阻等于各串联电阻之和，则电路中的总电阻更大，电流会更小，达不到0.06A，电磁铁不能有效控制衔铁，则不能达到给违规车辆拍照的目的，因此需要并联．
（4）车速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．
故答案为：（1）400；（2）0.0375； 指示灯；（3）并联；（4）8．

点评 此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速度、路程公式的应用，正确运用原理分析是此题的关键．