Question

如圖甲所示是某生產流水線上的產品輸送及計數裝置示意圖．其中S為一激光源，R1為光敏電阻（有光照射時，阻值較小；無光照射時，阻值較大），光線與傳送帶垂直，水平傳送帶勻速前進，每當產品從傳送帶上通過S與R₁之間時，射向光敏電阻的光線會被產品擋住．若運送邊長為0.1m，質量為0.6kg的均勻正方體產品時，R₁兩端電壓隨時間變化的圖象如圖（乙）所示．
求：（1）光被產品擋住時，R₁兩段電壓較高還是較低？
（2）產品對傳送帶的壓強多大．（g取10N/㎏）
（3）傳動帶的運動速度是多大？
（4）已知計數器電路的電壓為電源電壓恒為6伏，保護電阻R₂的阻值為40歐．求無光照射時光敏電阻的阻值．

Answer 1

【答案】分析：（1）由甲圖可知，兩電阻串聯，根據題意可知光被產品擋住時光敏電阻阻值的變化，根據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，根據串聯電路的電壓特點可知R₁兩端電壓的變化；
（2）產品對傳送帶的壓力和自身的重力相等，根據G=mg求出其大小，然后根據正方體的面積公式求出受力面積，最后根據p=求出壓強的大小；
（3）由乙圖可知，一個產品經過激光的時間，運動的距離為一個產品的邊長，根據v=求出產品經過的速度即為傳動帶的運動速度；
（4）由（1）的分析結合圖乙可知，無光照射時光敏電阻兩端的電壓，根據串聯電路的電壓特點求出保護電阻兩端的電壓，根據歐姆定律求出電路中的電流，進一步根據歐姆定律求出無光照射時光敏電阻的阻值．
解答：解：（1）由甲圖可知：R₁、R₂串聯，
由光敏電阻無光照射時阻值較大可知，當光被產品擋住時，R₁的阻值變大，電路的總電阻變大；
根據I=可知，電路中的電流變小；
根據U=IR可知，R₂兩端的電壓變小；
根據串聯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，
產品對傳送帶的壓強：
p===600Pa．
（3）由圖乙可知，一個產品經過激光的時間是0.2s，
一個產品經過激光的速度：
v===0.5m/s，
∵水平傳送帶勻速前進，
∴傳動帶的運動速度為0.5m/s．
（4）由（1）和圖乙可知，無光照時U₁=4V，則
U₂=U-U₁=6V-4V=2V，
電路中的電流：
I===0.05A，
光敏電阻的阻值：
R₁===80Ω．
答：（1）光被產品擋住時，R₁兩端的電壓較高；
（2）產品對傳送帶的壓強為600Pa；
（3）傳動帶的運動速度是0.5m/s；
（4）無光照射時光敏電阻的阻值為80Ω．
點評：本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的應用以及壓力、壓強、速度、電阻的計算；關鍵：一是根據題意得出光被產品擋住時光敏電阻阻值的變化、兩端電壓的變化，二是根據乙圖象得出一個產品經過激光的時間和讀出無光照射時光敏電阻兩端的電壓．