Question

10．有一種“闖紅燈違法證據(jù)模擬記錄器”如圖甲，其控制電路中，壓敏電阻的阻值隨壓力變化規(guī)律如圖乙所示．該記錄儀的工作原理：當(dāng)光控開關(guān)接收到紅光時，開關(guān)自動閉合；當(dāng)壓敏電阻受到5000N 的壓力時，電路中的電流能使電磁鐵產(chǎn)生足夠磁力，將銜鐵吸下．已知控制電路電壓恒為6V，電磁繼電器線圈電阻10Ω．（g取10N/kg）

（1）通過計算說明，當(dāng)控制電路的電流達(dá)到多少時，銜鐵恰好被吸下？
（2）要使質(zhì)量較小的車闖紅燈也能被拍下，請說出一點你對電路的改進措施，并說明理由．當(dāng)車的質(zhì)量較小時，其對路面的壓力也較小，電阻R增大，電路中電流減小，達(dá)不到0.06A，電磁鐵不能吸下銜鐵，不能達(dá)到給違規(guī)車輛拍照的目的；為使電流達(dá)到0.06A，應(yīng)減小控制電路的總電阻，需要并聯(lián)一個電阻．
（3）如果某一路段要求時速不超過60km/h，當(dāng)汽車先后通過兩個感應(yīng)線圈上方的時間間隔小于0.6s時，拍攝系統(tǒng)才會被激活而拍下超速汽車的照片，如丙圖．則兩個線圈之間的距離應(yīng)設(shè)計為10m．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)壓敏電阻受到5000N 的壓力時，由圖乙知R的大小，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求銜鐵恰好被吸下時的電流；
（2）要使質(zhì)量較小的車闖紅燈也能被拍下，結(jié)合并聯(lián)電阻的規(guī)律，從增大電磁鐵的磁性進行解答；
（3）知道車速和通過兩個線圈上方的時間，利用速度公式求兩個線圈間的距離．

解答 解：
（1）當(dāng)壓敏電阻受到5000N 的壓力時，由圖乙知，R=90Ω；此時電路中的電流能使電磁鐵產(chǎn)生足夠磁力，將銜鐵吸下．
已知控制電路電壓恒為6V，電磁繼電器線圈電阻10Ω，
根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律可得，銜鐵恰好被吸下時的電流：
I=$\frac{U}{R+{R}_{線}}$=$\frac{6V}{90Ω+10Ω}$=0.06A；
（2）當(dāng)車的質(zhì)量較小時，其對路面的壓力也較小，電阻R增大，電路中電流減小，達(dá)不到0.06A，電磁鐵不能吸下銜鐵，不能達(dá)到給違規(guī)車輛拍照的目的；為使電流達(dá)到0.06A，應(yīng)減小控制電路的總電阻，需要并聯(lián)一個電阻；
（3）車速v=60km/h=60×$\frac{1}{3.6}$m/s=$\frac{50}{3}$m/s；
兩個線圈之間的距離：s=vt=$\frac{50}{3}$m/s×0.6s=10m；
故答案為：（1）當(dāng)控制電路的電流達(dá)到0.06A時，銜鐵恰好被吸下；
（2）當(dāng)車的質(zhì)量較小時，其對路面的壓力也較小，電阻R增大，電路中電流減小，達(dá)不到0.06A，電磁鐵不能吸下銜鐵，不能達(dá)到給違規(guī)車輛拍照的目的；為使電流達(dá)到0.06A，應(yīng)減小控制電路的總電阻，需要并聯(lián)一個電阻；
（3）10．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電路的動態(tài)分析和速度公式的運用等，明白電磁繼電器的工作原理并搞清工作電路和控制電路是關(guān)鍵．