Question

6．如圖（甲）所示是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計(jì)數(shù)裝置示意圖．其中S為一激光源，R₁為光敏電阻（有光照射時(shí)，阻值較�。粺o(wú)光照射時(shí)，阻值較大），R₂為定值保護(hù)電阻，a、b間接一“示波器”（示波器的接入不影響電路）．光敏電阻兩端的電壓隨時(shí)間變化的圖象，可由示波器顯示出來(lái)．水平傳送帶勻速前進(jìn)，每當(dāng)產(chǎn)品從傳送帶上通過(guò)S與R₁之間時(shí)，射向光敏電阻的光線會(huì)被產(chǎn)品擋住．若運(yùn)送邊長(zhǎng)為0.1m，質(zhì)量為0.6kg的均勻正方體產(chǎn)品時(shí)，示波器顯示的電壓隨時(shí)間變化的圖象如圖（乙）所示．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）在0～0.4秒，R₁處于有照射狀態(tài)（填“無(wú)照射”或“有照射”）．
（2）產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)為多大．
（3）已知計(jì)數(shù)器電路的電源電壓恒為6V，保護(hù)電阻R₂的阻值為40Ω，求光敏電阻在兩種狀態(tài)下的阻值分別為多大．

Answer 1

分析 （1）由圖甲可知，R₁、R₂串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點(diǎn)可知，有光照時(shí)R₁的阻值小，分得的電壓��；無(wú)光照時(shí)電阻大分得的電壓大，據(jù)此判斷在0～0.4s時(shí)R₁的狀態(tài)；
（2）正方體產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓力等于自身的重力之和，根據(jù)F=G=mg求出其大小，受力面積為正方體產(chǎn)品的底面積，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)；
（3）由圖乙可知有光照和無(wú)光照時(shí)R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)求出R₂兩端的電壓，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兩種情況下光敏電阻的阻值．

解答 解：（1）由圖甲可知，R₁、R₂串聯(lián)，
由圖乙可知，在0～0.4s內(nèi)，R₁兩端分得的電壓較小，R₁的阻值較小，
因有光照射時(shí)，R₁的阻值較小，無(wú)光照射時(shí)，R₁的阻值較大，
所以，R₁處于有照射狀態(tài)；
（2）正方體產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓力：
F=G=mg=0.6kg×9.8N/kg=5.88N，
受力面積：
S=（0.1m）²=0.01m²，
產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{5.88N}{0.01{m}^{2}}$=588Pa；
（3）由圖乙可知，有光照R₁兩端的電壓U₁=2V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₂兩端的電壓：
U₂=U-U₁=6V-2V=4V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$，即$\frac{2V}{{R}_{1}}$=$\frac{4V}{40Ω}$，
解得：R₁=20Ω；
無(wú)光照R₁兩端的電壓U₁′=4V，
R₂兩端的電壓：
U₂′=U-U₁′=6V-4V=2V，
則I′=$\frac{{U}_{1}′}{{R}_{1}′}$=$\frac{{U}_{2}′}{{R}_{2}}$，即$\frac{4V}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{40Ω}$，
解得：R₁=80Ω．
答：（1）有光照；
（2）產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)為588Pa；
（3）光敏電阻在兩種狀態(tài)下的阻值分別為20Ω、80Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用以及壓強(qiáng)的計(jì)算，關(guān)鍵是根據(jù)歐姆定律結(jié)合光敏電阻隨光照的變化從圖象中得出有無(wú)光照對(duì)應(yīng)的電阻和電壓．