Question

16．在課外活動中，同學們設計了一種物品自動篩選器，可將質量小于一定標準的物品自動剔除，其原理如圖1所示：放在水平輕質傳送帶上的物品，經過裝有壓敏電阻R的檢測區時，使R的阻值發生變化，其阻值隨壓力F變化的關系如圖2所示．已知電源電壓為12V，R₀為定值電阻，當電路中電壓表示數小于2.4V時，機械裝罝啟動，將質量不達標的物品推出傳送帶，實現自動篩選功能，求：

（1）當物品隨傳送帶勻速運動時，物品不受（選填“受”或“不受”）摩擦力．
（2）當檢測區上沒有物品時，電壓表的示數為2V，R₀的阻值為多少？
（3）當壓敏電阻的阻值為20Ω時，此時在檢測區上物品的質量是多少？

Answer 1

分析 （1）根據摩擦力產生的條件進行分析；
（2）根據圖象，得出不放物品時電阻R的阻值，計算出R兩端的電壓，根據歐姆定律計算出電路中的電流值，最后由R=$\frac{U}{I}$可得R₀的阻值；
（3）當壓敏電阻的阻值為20Ω時，根據圖象得出檢測區上壓力F的大小，根據F=G=mg即可求出質量．

解答 解：（1）當物品隨傳送帶勻速運動時，物體與傳送帶之間沒有相對運動的趨勢，所以物品不受摩擦力作用；
（2）當檢測區沒有物品時，由圖可知，R=100Ω；
R兩端的電壓：U_R=U-U₀=12V-2V=10V；
電路中的電流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{10V}{100Ω}$=0.1A；
則R₀=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω；
（3）當壓敏電阻的阻值為20Ω時，由圖可知，對應壓力F=40N；
由于F=G=40N；
則物品的質量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{40N}{10Nkg}$=4kg．
故答案為：（1）不受；
（2）R₀的阻值為20Ω；
（3）當壓敏電阻的阻值為20Ω時在檢測區上物品的質量是4kg．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的應用，關鍵是能夠從圖象中得出相關的信息．