Question

1．在課外活動(dòng)中，同學(xué)們設(shè)計(jì)了一種物品自動(dòng)篩選器，可將質(zhì)量小于一定標(biāo)準(zhǔn)的物品自動(dòng)剔除，其原理如圖1所示：放在水平輕質(zhì)傳送帶上的物品，經(jīng)過裝有壓敏電阻R的檢測區(qū)時(shí)，使R的阻值發(fā)生變化，其阻值隨壓力變化的關(guān)系如圖2所示．已知電源電壓為12V，R₀為定值電阻，當(dāng)電路中電壓表示數(shù)小于2.4V時(shí)，機(jī)械裝罝啟動(dòng)，將質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的物品推出傳送帶，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)篩選功能．g取10N/kg．試問：

（1）當(dāng)物品隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物品不受（選填“受”或“不受”）摩擦力．
（2）當(dāng)檢測區(qū)上沒有物品時(shí)，電壓表的示數(shù)為2V，R₀的阻值為20Ω．
（3）該裝置能夠剔除物品的最小質(zhì)量是1 kg．
（4）電路中的電池使用一段時(shí)間后，電源電壓會(huì)降低，能通過檢測區(qū)物品的最小質(zhì)量將增大（選填“增大”或“減小“）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)圖象可知不放物品時(shí)電阻R的阻值，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出R₀的阻值；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電壓表示數(shù)為2.4V時(shí)壓敏電阻R兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出壓敏電阻的阻值，根據(jù)圖2可知壓力的大小，根據(jù)水平面上物體的壓力和自身的重力相等以及G=mg求出該裝置能夠剔除物品的最小質(zhì)量；
（4）電源電壓越小，在其它相同情況下，電路中電流會(huì)偏小，R₀兩端電壓會(huì)偏小，所以要使R0兩端的電壓不變，應(yīng)使R的阻值更小，根據(jù)圖象分析壓力大小，得出質(zhì)量大�。�

解答 解：（1）當(dāng)物品隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與傳送帶之間沒有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢，所以物品不受摩擦力作用；
（2）由圖2可知，當(dāng)檢測區(qū)沒有物品時(shí)，R=100Ω，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R兩端的電壓：
U_R=U-U₀=12V-2V=10V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，即$\frac{10V}{100Ω}$=$\frac{2V}{{R}_{0}}$，
解得：R₀=20Ω；
（3）當(dāng)電壓表示數(shù)U₀′=2.4V時(shí)，壓敏電阻R兩端的電壓：
U_R′=U-U₀′=12V-2.4V=9.6V，
此時(shí)電路中的電流：
I′=$\frac{{U}_{0}′}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{R}′}{R′}$，即$\frac{2.4V}{20Ω}$=$\frac{9.6V}{R′}$，
解得：R′=80Ω，
由圖2可知，壓敏電阻受到的壓力F=10N，
因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，
所以，由G=mg可得，該裝置能夠剔除物品的最小質(zhì)量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{F}{g}$=$\frac{10N}{10N/kg}$=1kg；
（4）電源電壓降低，會(huì)使電壓表的示數(shù)變低，根據(jù)題目對電壓表的示數(shù)要求，要使電壓表的示數(shù)仍等于2.4V，電阻R對應(yīng)的阻值會(huì)比原來更小，則所受壓力更大，物體的質(zhì)量更大．
故答案為：（1）不受；（2）20；（3）1；（4）增大．

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，關(guān)鍵是能夠從圖象中得出相關(guān)的信息．