4. (2024·盐城中考)阅读短文,回答问题.
智能道闸——助力汽车进出管理
如图甲是小区大门口常见的一种智能道闸,它由车辆识别系统、闸机和地感系统三部分组成.道闸的横杆具有强度高、耐腐蚀和重量轻等特点.
当车辆靠近道闸时,摄像头采集到车辆信息,与系统内已有信息进行比对,给闸机的电动机发出是否放行指令,或由管理员通过遥控器控制是否放行.车辆放行后,进入地感线圈区域时,路面下的线圈中电流发生变化,这个变化信号通过检测器传给闸机,横杆不会落下.
为让横杆平稳起落,需给电动机进行减速,减速系统内部结构如图乙所示.首先电动机通过转轴末端的单头蜗杆A(相当于齿数为1的齿轮)带动蜗轮B实现第一次减速;接着与蜗轮同轴的齿轮C再带动与之啮合的齿轮D,实现第二次减速,横杆通过连杆实现起降.减速比是描述减速程度的重要参数,可用后一个齿轮的齿数与前一个齿轮齿数的比值来计算.该闸机的第一次减速比应该为蜗轮B的齿数与1的比值,若数值为n:1,即表示蜗杆A转n转,蜗轮B转1转.整个系统的减速比可用每次减速比的乘积得到.
为了提高横杆的转动效果,通常还在闸机箱体内连杆末端一侧,安装弹簧辅助电动机工作.

(1)最适合用作道闸横杆的材料是.
A. 铁质材料
B. 泡沫材料
C. 铝合金材料
D. 玻璃材料
(2)闸机中的遥控接收器和电动机是(填“串”或“并”)联的.
(3)车辆进入时,为了避免被横杆砸伤,地感线圈安装的大致位置是.
A. 横杆下方区域
B. 道闸外面5m处
C. 道闸里面5m处
(4)若某智能道闸电动机的转速为3000r/min,蜗轮B的齿数为240,齿轮C的齿数为40,齿轮D的齿数为50,则该道闸整个系统的减速比是,道闸横杆起杆(从水平位置转动到竖直位置)时间约为s.
(5)道闸起杆时间过长,请你针对此现象提出合理的改进措施:.

4.(1)C (2)串 (3)A (4)$300 : 1$ $1.5$ (5)更换具有更低减速比的系统(或更高转速的电动机)
解析:(1)考虑道闸横杆需要具备的特性包括强度高、耐腐蚀和重量轻.在这四个选项中:铁质材料虽然强度高,但重量较大,且耐腐蚀性能不如铝合金;泡沫材料显然强度不够,不适用于此场景;铝合金材料强度高、耐腐蚀,并且重量相对较轻,符合所有要求;玻璃材料虽然耐腐蚀,但强度不够,容易碎裂,不适合做横杆.故选C.
(2)在闸机中,遥控接收器用于接收遥控信号,而电动机用于驱动横杆起落.遥控器和识别系统都能控制电动机,两者并联后与电动机串联.
(3)为保证车辆通过道闸时不被横杆砸到,地感线圈需安装在横杆下方区域,只要车身还有部分在地感线圈区域,横杆就不会落下,故选A.
(4)首先,计算第一次减速比:由于蜗杆$A$的齿数为1,蜗轮$B$的齿数为240,所以第一次减速比为$240 : 1$;接着,计算第二次减速比:齿轮$C$的齿数为40,齿轮$D$的齿数为50,所以第二次减速比为$50 : 40 = 5 : 4$,整个系统的减速比是两次减速比的乘积,即$\frac{240}{1} × \frac{5}{4} = \frac{300}{1}$,电动机的转速为$3 000 \mathrm{ r/min}$,即每秒转$50 \mathrm{ r}$.经过300倍的减速,横杆每秒转$\frac{50 \mathrm{ r}}{300} = \frac{1}{6} \mathrm{ r}$,道闸横杆起杆(从水平位置转动到竖直位置)需要转动$\frac{1}{4} \mathrm{ r}$,那么所需时间$t = \frac{\frac{1}{4} \mathrm{ r}}{\frac{1}{6} \mathrm{ r/s}} = 1.5 \mathrm{ s}$.
(5)针对道闸起杆时间过长的问题,合理的改进措施是更换具有较低减速比的系统或更高转速的电动机.这样可以在保证横杆平稳起落的同时,减少起杆所需的时间.