Question

12．某同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图甲所示，它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景、它的工作原理是：光控开关未受到该种光照射时，自动断开，衔铁不被吸引，指示灯发光、当接收到某种颜色的光时，光控开关自动闭合，若同时压敏电阻受到车的压力，阻值变化而引起电流变化达到一定值时，继电器的衔铁被吸下，电控照相机工作，拍摄违规车辆．

（1）要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到红光（选填“红”、“绿”、“黄”）时自动闭合；
（2）由图乙可知，压敏电阻R的阻值随着受到压力的增大而增大．
（3）图乙为压敏电阻阻值与所受压力的关系图线．已知控制电路电源电压为6V，继电器电阻为10Ω，当控制电路中电流大于60mA时，衔铁会被吸引．因此，只有质量超过多少kg的车辆违规时才会被记录．（g=10N/Kg）

Answer 1

分析 （1）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；
（2）分析压力和电阻的关系图象，即可得出压力和电阻的大小变化情况，然后根据欧姆定律得出控制电路中的电流与压敏电阻受到压力的关系；
（3）先根据欧姆定律求出控制电路的总电阻，再根据电阻的串联求出压敏电阻的阻值，根据图象查出此时的压力，压力和自身的重力相等，根据G=mg求出超载车的质量；

解答 解：（1）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；（2）由乙图可以看出，横坐标是压敏电阻所受的压力值，纵坐标是电阻值，从图中可以看出，当压敏电阻所受压力增大时，其电阻值减小，根据欧姆定律可知，控制电路中的电流增大；
（3）控制电路的总电阻：
R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.06A}$=100Ω，
压敏电阻的阻值为：
R=R_总-R₀=100Ω-10Ω=90Ω
查图可知，当R=90Ω时，压敏电阻所受的压力F=4000N，
由G=mg可得，车的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{F}{g}$=$\frac{4000N}{10N/kg}$=400kg；
故答案为：
（1）红；
（2）增大；
（3）400kg；

点评 本题考查了有关电磁继电器串联电路的特点、欧姆定律、压强公式等，涉及到的知识点较多综合性强，是一道难度较大的题目．