Question

3．小強知道在十字路口都裝有紅綠燈，提醒駕駛員不要違規(guī)行駛，否則會被自動記錄器記下違規(guī)事件，于是愛動腦筋的小強設(shè)計了一種闖紅燈違規(guī)證據(jù)模擬記錄器，如圖甲所示，拍攝照片記錄機動車輛闖紅燈時的情景．他設(shè)計的原理如下：當(dāng)光控開關(guān)接收到某種顏色光時，開關(guān)自動閉合，且當(dāng)壓敏電阻受到車的壓力，它的阻值變化（變化規(guī)律如圖乙所示）引起電流變化到一定值時，繼電器的銜鐵就被吸下；光控開關(guān)未受到該種光照射自動斷開，銜鐵沒有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光．已知控制電路電壓為6V，繼電器線圈電阻R₀=10Ω，當(dāng)控制電路中電流大于0.06A時，銜鐵被吸引．（g取10N/kg）

（1）請用筆畫線將電路原理圖連接完整，使受控電路能正常工作．
（2）要記錄違規(guī)闖紅燈的情景，光控開關(guān)應(yīng)在接收到紅光（紅/綠/黃）時，自動閉合．
（3）當(dāng)車的質(zhì)量大于多少千克時，闖紅燈違規(guī)時就會被自動記下違規(guī)記錄．

Answer 1

分析 （1）電磁繼電器中最主要的部分就是電磁鐵，它是靠電磁鐵的原理來工作的．電磁繼電器的電路可分為控制電路和工作電路兩部分，當(dāng)控制電路接通時，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵；當(dāng)電磁鐵無磁性時，銜鐵在彈簧的作用下被拉起；
（2）要記錄違規(guī)闖紅燈的情景，此時照相機需要工作，據(jù)此判斷光控開關(guān)接收到何種顏色的光；
（3）先根據(jù)歐姆定律求出控制電路的總電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出壓敏電阻的阻值，根據(jù)圖象查出此時的壓力，壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出超載車的質(zhì)量．

解答 解：（1）根據(jù)題意，當(dāng)光控開關(guān)受到某種顏色的光照，同時受到壓力時，由于壓敏電阻的電阻減小，所以電路中的電流值增大，由于電磁鐵的磁性將銜鐵吸下，此時電控照相機工作，所以電控照相機所在的電路應(yīng)接通；當(dāng)光控開關(guān)沒有受到這種顏色的光照射時，光控開關(guān)斷開，此時電磁鐵無磁性，銜鐵沒有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光，此時指示燈所在的支路應(yīng)該接通，如下圖所示：

（2）因為電控照相機要自動記錄違規(guī)闖紅燈的情景，所以光控開關(guān)應(yīng)在接收到紅光時，自動閉合；
（3）由I=$\frac{U}{R}$可得，控制電路的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.06A}$=100Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，壓敏電阻的阻值為：
R=R_總-R₀=100Ω-10Ω=90Ω，
由圖乙可知，當(dāng)R=90Ω時，壓敏電阻所受的壓力F=1500N，
由G=mg可得，車的質(zhì)量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{F}{g}$=$\frac{1500N}{10N/kg}$=150kg．
答：（1）如上圖所示；
（2）紅；
（3）當(dāng)車的質(zhì)量大于150kg時，闖紅燈違規(guī)時就會被自動記下違規(guī)記錄．

點評 本題考查了有關(guān)電磁繼電器的電路連接，首先要搞清電磁繼電器的工作原理，并搞清工作電路和控制電路；同時還考查了歐姆定律的應(yīng)用，正確運用原理分析是此題的關(guān)鍵．