Question

15．如圖甲是一種“違規(guī)闖紅燈證據記錄器”的模擬電路，用來拍攝照片記錄機動車輛闖紅燈時的情景．其原理如下：當汽車規(guī)范行駛時，光控開關斷開，壓敏電阻即使受到車的壓力引起阻值變化，控制電路也不工作，銜鐵沒有被吸引，工作電路中的指示燈發(fā)光．當光控開關接收到某種顏色的信號燈光時，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，拍攝違規(guī)現場情景．請回答下列問題（取g=10N/kg）：

（1）由圖乙可知，壓敏電阻R的阻值隨受到壓力的增大而減�。�
（2）通過閱讀“違規(guī)闖紅燈證據記錄器”的工作原理，請你歸納使控制電路形成通路工作的兩點條件：光控開關接收到某種顏色的信號燈光、壓敏電阻受到車的壓力，它的阻值變化引起電流變化到一定值．
（3）假設控制電路電壓為6V，繼電器線圈電阻為10歐，當控制電路中電流≥0.06安時，銜鐵被吸引．求：
①當一輛汽車恰好使銜鐵被吸引，求此時控制電路中壓敏電阻的實際功率的大��？
②請結合圖乙并通過計算說明，質量至少達到多少千克的車輛違規(guī)時才會被拍照．

Answer 1

分析 （1）分析圖乙所示圖象，找出壓敏電阻阻值隨壓力變化的關系．
（2）認真審題，根據題目提供的信息分析答題．
（3）①由串聯電路特點與歐姆定律求出銜鐵被吸引時壓敏電阻兩端電壓，然后由P=UI求出其阻值；
②由串聯電路特點與歐姆定律求出銜鐵恰好被吸引時壓敏電阻的阻值，然后由圖象求出壓敏電阻受到的壓力，最后求出車的質量．

解答 解：
（1）由圖象可知，壓敏電阻R的阻值隨受到壓力的增大而減小；
（2）由題意可知，記錄器工作，即控制電路形成通路需要滿足的條件是：光控開關接收到某種顏色的信號燈光，壓敏電阻受到車的壓力，它的阻值變化引起電流變化到一定值．
（3）由圖甲所示電路可知，壓敏電阻與繼電器線圈串聯；
①由I=$\frac{U}{R}$可知，
當一輛汽車恰好使銜鐵被吸下時，繼電器線圈兩端電壓：
U_線圈=IR_線圈=0.06A×10Ω=0.6V，
壓敏電阻兩端電壓：
U_壓=U-U_線圈=6V-0.6V=5.4V，
壓敏電阻的實際功率：
P=U_壓I=5.4V×0.06A=0.324W；
②當銜鐵恰好被吸引時，壓敏電阻阻值：
R=$\frac{{U}_{壓}}{I}$=$\frac{5.4V}{0.06A}$=90Ω，
由圖乙所示圖象可知，此時壓敏電阻受到的壓力F=1.5×10⁴N，
壓敏電阻受到的壓力等于車的重力，F=G=mg，
則車的質量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{F}{g}$=$\frac{1.5×1{0}^{4}N}{10N/kg}$=1.5×10³kg．
故答案為：（1）減�。唬�2）光控開關接收到某種顏色的信號燈光；壓敏電阻受到車的壓力，它的阻值變化引起電流變化到一定值；
（3）①當一輛汽車恰好使銜鐵被吸引，此時控制電路中壓敏電阻的實際功率的大小為0.324W；
②質量至少達到1.5×10³kg的車輛違規(guī)時才會被拍照記錄．

點評 本題是一道信息給予題，認真審題、根據題意獲取所需信息即可正確解題．解題時要注意串聯電路特點與歐姆定律的應用．