Question

小強知道在十字路口都裝有紅綠燈，提醒駕駛員不要違規行駛，否則會被自動記錄器記下違規事件，于是愛動腦筋的小強設計了一種闖紅燈違規證據模擬記錄器，拍攝照片記錄機動車輛闖紅燈時的情景，如圖12甲所示．他設計的原理如下：當光控開關接收到某種顏色光時，開關自動閉合，且當壓敏電阻受到車的壓力，它的阻值變化（變化規律如圖乙所示）引起電流變化到一定值時，繼電器的銜鐵就被吸下，工作電路中的電控照相機工作；光控開關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光．

回答下列問題：
（1）根據工作原理，將電路連接完整．
（2）要記錄違規闖紅燈的情景，光控開關應在接收到

紅

光（填“紅”、“綠”或“黃”）時，自動閉合．
（3）由圖11乙可知，壓敏電阻R的阻值隨受到壓力的增大而

減小

．
（4）已知控制電路電壓為6V，繼電器線圈電阻R₀為10Ω，當控制電路中電流大于0.06A時，銜鐵被吸引．通過計算說明，只有質量超過多少kg的車輛違規時才會被拍照記錄．繼電器線圈電阻R₀在0.1s內由于發熱所產生的熱量為多少？

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，當控制電路接通時，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵；當電磁鐵無磁性時，銜鐵在彈簧的作用下被拉起．
（2）要記錄違規闖紅燈的情景，此時照相機需要工作，據此判斷光控開關接收到何種顏色的光．
（3）分析壓力和電阻的關系圖象，即可得出壓力和電阻的大小變化情況．
（4）先根據歐姆定律求出控制電路的總電阻，再根據電阻的串聯求出壓敏電阻的阻值，根據圖象查出此時的壓力，壓力和自身的重力相等，根據G=mg求出超載車的質量，根據Q=W=I²Rt求出繼電器線圈電阻R₀在0.1s內由于發熱所產生的熱量．

解答：解：（1）根據題意，當光控開關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接通；當光控開關沒有受到這種顏色的光照射時，光控開關斷開，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光，此時指示燈所在的支路應該接通．

（2）因為電控照相機要自動記錄違規闖紅燈的情景，所以光控開關應在接收到紅光時，自動閉合．
故答案為：紅．
（3）由乙圖可以看出，橫坐標是壓敏電阻所受的壓力值，縱坐標是電阻值，從圖中可以看出，當壓敏電阻所受壓力增大時，其電阻值減�。�
故答案為：減小．
（4）控制電路的總電阻：
R_總=

U

I

=

6V

0.06A

=100Ω，
壓敏電阻的阻值為：
R=R_總-R₀=100Ω-10Ω=90Ω
查圖可知，當R=90Ω時，壓敏電阻所受的壓力F=4000N，
車的質量：
m=

G

g

=

F

g

=

4000N

10N/kg

=400kg；
繼電器線圈電阻0.1s內由于發熱所產生的熱量：
Q₀=W₀=I²R₀t=（0.06A）²×10Ω×0.1s=0.0036J．
答：只有質量超過400kg的車輛違規時才會被拍照記錄，繼電器線圈電阻R₀在0.1s內由于發熱所產生的熱量為0.0036J．

點評：本題考查了有關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用，正確運用原理分析是此題的關鍵．