Question

（2013?梅州）如圖甲所示是某生產(chǎn)流水線的產(chǎn)品輸送計數(shù)裝置示意圖．其中S為激光源；R₂為保護(hù)電阻；R₁為光敏電阻，每當(dāng)產(chǎn)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(chǎn)品擋住，R₁阻值變大，現(xiàn)讓水平傳送帶勻速前進(jìn)，輸送邊長為0.1m、質(zhì)量為0.6kg的正方體產(chǎn)品，光敏電阻兩端的電壓隨時間變化的圖象如圖乙所示．

（1）求此產(chǎn)品對傳送帶的壓強(qiáng)（g取10N/kg）；
（2）從圖中讀出每一產(chǎn)品受到激光照射的時間，并求出產(chǎn)品的運(yùn)動速度；
（3）已知電源電壓恒為6V，保護(hù)電阻R₂的阻值為40Ω，求傳送帶輸送產(chǎn)品過程中光敏電阻1h消耗的電能．

Answer 1

分析：（1）求出產(chǎn)品對傳送帶的壓力，由壓強(qiáng)公式求出產(chǎn)品對傳送帶的壓強(qiáng)．
（2）已知產(chǎn)品的邊長，由圖象求出產(chǎn)品受激光照射的時間，由速度公式求出產(chǎn)品的運(yùn)動速度．
（3）由圖象可知：每經(jīng)過0.6s，就有一個產(chǎn)品通過計數(shù)裝置，其中0.4s有光照射，0.2s無光照射，分別求出兩種情況下電阻R₂消耗的電能，再計算出1h內(nèi)消耗的電能．

解答：解：（1）產(chǎn)品對傳送帶的壓力F=mg=0.6kg×10N/kg=6N，
產(chǎn)品對傳送帶的壓強(qiáng)P=

F

S

=

6N

0.1m×0.1m

=600Pa；
（2）由圖象可知，產(chǎn)品受到激光照射的時間0.4s，
無光照射的時間t=0.2s，
產(chǎn)品的速度v=

s

t

=

0.1m

0.2s

=0.5m/s；
（3）R₁與R₂串聯(lián)，有激光照R₁時，由圖象可得U₁=2V，
U₂=U-U₁=6V-2V=4V，
I=

U2

R2

=

4V

40Ω

=0.1A，
R₁=

U1

I

=

2V

0.1A

=20Ω．
R₁無激光照時，由圖象可得U₁′=4V，
U₂′=U-U₁′=6V-4V=2V，
I′=

U2′

R2

=

2V

40Ω

=0.05A，
此時電阻R₁的阻值：R₁′=

U1′

I′

=

4V

0.05A

=80Ω．
由圖象可知：每經(jīng)過0.6s，就有一個產(chǎn)品通過計數(shù)裝置，
其中0.4s有光照射，電阻R₁消耗的電能W₁=U₁It₁=2V×0.1A×0.4s=0.08J；
其中0.2s無光照射，電阻R₁消耗的電能W₁′=U₁′I′t₂=4V×0.05A×0.2s=0.04J；
因此每經(jīng)過0.6s，電阻R₂消耗的電能為W=W₂+W₂′=0.08J+0.04J=0.12J．
1h=3600s，則保護(hù)電阻R₂在1h內(nèi)消耗的電能為W_總=0.12J×

3600s

0.6s

=720J．
答：（1）求此產(chǎn)品對傳送帶的壓強(qiáng)為600Pa；
（2）每一產(chǎn)品受到激光照射的時間為0.2s，求出產(chǎn)品的運(yùn)動速度為0.5m/s；
（3）送帶輸送產(chǎn)品過程中光敏電阻1h消耗的電能為720J．

點(diǎn)評：本題關(guān)鍵在于根據(jù)題意和示波器顯示的電壓隨時間變化的圖象以及串聯(lián)電路的分壓關(guān)系，找出光敏電阻的分壓值．