Question

6．小明同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)出判斷小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖甲所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個(gè)光滑絕緣小球，小車始終在平直的軌道上向右運(yùn)動(dòng)．壓敏電阻R的阻值隨所受的壓力增大而減小，當(dāng)小車向右作勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，絕緣球?qū)π≤嚨膿醢寮皦好綦娮璧膲毫�均為零，壓敏電阻的阻值最大．小車在整個(gè)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，電流表的示數(shù)隨時(shí)間的變化情況如圖乙所示．已知電源電壓為6V，電阻R₀為5Ω，小車在0～10s內(nèi)的速度為0.5m/s．則在下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（　�。�

• A． 小車在0～20s內(nèi)，當(dāng)電路中電流最大時(shí)壓敏電阻所消耗的功率是6W
• B． 小車在0～10s內(nèi)，壓敏電阻R的阻值都是10Ω
• C． 小車在0～10s內(nèi)通過(guò)的路程是5m
• D． 小車在10s～20s內(nèi)做加速運(yùn)動(dòng)

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，定值電阻R₀與壓敏電阻R串聯(lián)，電流表測(cè)量電路中的電流；從圖象中找出最大電流，根據(jù)U=IR求出電阻R₀兩端的電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律得出壓敏電阻R兩端的電壓，然后根據(jù)P=UI求出壓敏電阻所消耗的功率；
（2）從圖象中找出此時(shí)的電流，根據(jù)歐姆定律的變形公式求出電路的總電阻，根據(jù)串聯(lián)電路電阻特點(diǎn)得出壓敏電阻R的阻值；
（3）由題可知小車在0～10s內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，又知道速度和時(shí)間，根據(jù)公式s=vt求出小車在0～10s內(nèi)通過(guò)的路程；
（4）根據(jù)圖象判斷在10～20s內(nèi)電流的變化，進(jìn)而得出壓敏電阻的阻值變化情況，從而得出壓力變化情況，再確定小車的運(yùn)動(dòng)情況．

解答 解：
由小車上的電路圖可知，定值電阻R₀與壓敏電阻R串聯(lián)，電流表測(cè)量電路中的電流；
A、由圖乙可知，小車在0～20s內(nèi)，電路中最大電流I_最大=1.0A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電阻R₀兩端的電壓：U₀=I_最大R₀=1.0A×5Ω=5V，
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)可知，此時(shí)壓敏電阻R兩端的電壓：U_壓敏=U-U₀=6V-5V=1V，
則此時(shí)壓敏電阻所消耗的功率：P_壓敏=U_壓敏I_最大=1V×1.0A=1W，故A錯(cuò)誤．
B、在0～10s內(nèi)，由圖乙可知，電路中的電流保持0.4A不變，根據(jù)歐姆定律可知，電路的總電阻和壓敏電阻的阻值均不變，此時(shí)電路的總電阻：R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.4A}$=15Ω；
由串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)可知，壓敏電阻R的阻值：R=R_總-R₀=15Ω-5Ω=10Ω，故B正確；
C、由題意可知，小車在0～10s內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，
由v=$\frac{s}{t}$可得，小車在0～10s內(nèi)通過(guò)的路程：s=vt=0.5m/s×10s=5m，故C正確；
D、由圖乙可知，在10～20s內(nèi)，電流I均勻變大，說(shuō)明壓敏電阻R的阻值變小，壓力變大，這是由于小車做加速運(yùn)動(dòng)使得壓敏電阻和小球發(fā)生擠壓造成的，故D正確．
故選A．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道力學(xué)和電學(xué)的綜合應(yīng)用題，考查的知識(shí)點(diǎn)較多，關(guān)鍵是從圖象中獲取有用信息并挖掘找出隱含條件，知識(shí)跨度大，有一定的難度．