Question

5．图甲是小明同学设计的一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，拍摄的照片可记录机动车辆闯红灯时的情景．工作原理：当光控开关接收到某重颜色光时，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，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电空照明相机工作，拍摄违规车辆．光控开关未受到这种光照射自动断开，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6伏，继电器电阻为10欧姆，当控制电路电流大于0.06安时，衔铁被吸引．

（1）根据工作原理，将电路连接完整．
（2）要纪录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到红光（选填“红”、“绿”或“黄”）时，自动闭合；
（3）小明分析发现，当质量小于多少千克的车辆闯红灯时，该记录器不能拍摄记录．
（4）若要使质量小一些的汽车闯红灯，该记录器能够拍摄记录，则写出一条改进措施提高电源电压（或增加线圈匝数）．

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）要解决此题，需要掌握欧姆定律，首先根据电流值和电压值求出所需的总电阻．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．
（4）根据磁性强弱的影响因素进行分析措施．

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．
（3）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=$\frac{G}{g}$=$\frac{F}{g}$=$\frac{4000N}{10N/kg}$=400kg
若车的质量再小，则电路中的电阻会变大，电流会小于0.06A，线圈不能吸引衔铁使照相机拍照；
（4）若要使质量小一些的汽车闯红灯，该记录器能够拍照记录，应想法在压力相同的情况下增大线圈的磁性，可提高电源电压，使同种情况下电路中的电流增大，或增加线圈匝数．
故答案为：（1）见上图；（2）红；（3）当质量小于400千克的车辆闯红灯时，该记录器不能拍摄记录；
（4）提高电源电压（或增加线圈匝数）．

点评 要熟练掌握闭合电路欧姆定律等基本规律，要学会“看”电路和“分析”电路，能够根据图乙确定对应的电阻和压力是解决问题的关键，此题考查了学生的综合分析能力．