Question

15．如圖（甲）所示是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計(jì)數(shù)裝置示意圖．其中S為一激光源，R₁為光敏電阻（有光照射時(shí)，阻值較小；無光照射時(shí)，阻值較大）．光線與傳送帶垂直，水平傳送帶勻速前進(jìn)，每當(dāng)產(chǎn)品從傳送帶上通過S與R₁之間時(shí)，射向光敏電阻的光線就會(huì)被產(chǎn)品擋住．若運(yùn)送邊長為0.1m，質(zhì)量為0.6kg的均勻正方體產(chǎn)品時(shí)，R₁兩端的電壓U₁隨時(shí)間t變化的圖象如圖（乙）所示．請回答下列問題：
（1）光被產(chǎn)品擋住時(shí)，R₁兩端的電壓較高還是較低？
（2）產(chǎn)品對傳送帶的壓強(qiáng)多大？（g取10N/kg）
（3）傳送帶的運(yùn)動(dòng)速度多大？
（4）已知計(jì)數(shù)器電路的電源電壓恒為U=6V，電阻R₂的阻值為40Ω，求無光照射時(shí)光敏電阻的阻值．

Answer 1

分析 （1）由甲圖可知，兩電阻串聯(lián)，根據(jù)題意可知光被產(chǎn)品擋住時(shí)光敏電阻阻值的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和定值電阻兩端的電壓變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知R₁兩端電壓的變化；
（2）產(chǎn)品對傳送帶的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，然后根據(jù)正方體的面積公式求出受力面積，最后根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出壓強(qiáng)的大�。�
（3）由乙圖可知，一個(gè)產(chǎn)品經(jīng)過激光的時(shí)間，運(yùn)動(dòng)的距離為一個(gè)產(chǎn)品的邊長，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出產(chǎn)品經(jīng)過的速度即為傳動(dòng)帶的運(yùn)動(dòng)速度；
（4）由（1）的分析結(jié)合圖乙可知，無光照射時(shí)光敏電阻兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出保護(hù)電阻兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，進(jìn)一步根據(jù)歐姆定律求出無光照射時(shí)光敏電阻的阻值．

解答 解：（1）由甲圖可知：R₁、R₂串聯(lián)，
由光敏電阻無光照射時(shí)阻值較大可知，當(dāng)光被產(chǎn)品擋住時(shí)，R₁的阻值變大，電路的總電阻變大；
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變小；
根據(jù)U=IR可知，R₂兩端的電壓變��；
根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和可知，R₁兩端的電壓變大，即R₁兩端的電壓較高．
（2）產(chǎn)品對傳送帶的壓力：
F=mg=0.6kg×10N/kg=6N，
受力面積：
s=L²=（0.1m）²=0.01m²，
產(chǎn)品對傳送帶的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{6N}{0.01{m}^{2}}$=600Pa．
（3）由圖乙可知，一個(gè)產(chǎn)品經(jīng)過激光的時(shí)間是0.2s，
一個(gè)產(chǎn)品經(jīng)過激光的速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{0.1m}{0.2s}$=0.5m/s，
因?yàn)樗�平傳送帶勻速前進(jìn)，所以傳動(dòng)帶的運(yùn)動(dòng)速度為0.5m/s．
（4）由（1）和圖乙可知，無光照時(shí)U₁=4V，則
U₂=U-U₁=6V-4V=2V，
電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{2V}{40Ω}$=0.05A，
光敏電阻的阻值：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{4V}{0.05A}$=80Ω．
答：（1）光被產(chǎn)品擋住時(shí)，R₁兩端的電壓較高；
（2）產(chǎn)品對傳送帶的壓強(qiáng)為600Pa；
（3）傳動(dòng)帶的運(yùn)動(dòng)速度是0.5m/s；
（4）無光照射時(shí)光敏電阻的阻值為80Ω．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用以及壓力、壓強(qiáng)、速度、電阻的計(jì)算；關(guān)鍵：一是根據(jù)題意得出光被產(chǎn)品擋住時(shí)光敏電阻阻值的變化、兩端電壓的變化，二是根據(jù)乙圖象得出一個(gè)產(chǎn)品經(jīng)過激光的時(shí)間和讀出無光照射時(shí)光敏電阻兩端的電壓．