Question

【題目】在課外活動(dòng)中，同學(xué)們?cè)O(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，其原理如圖所示：放在水平輕質(zhì)傳送帶上的物品，經(jīng)過(guò)裝有壓敏電阻R的檢測(cè)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)械裝置啟動(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l0N/kg。試問(wèn)：

（1）當(dāng)物品隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物品 （選填“受”或“不受”）摩擦力。

（2）當(dāng)檢測(cè)區(qū)上沒(méi)有物品時(shí)，電壓表的示數(shù)為2V，R0的阻值為多少？

（3）當(dāng)壓敏電阻的電功率最大時(shí)，電路中的電流為多少？此時(shí)在檢測(cè)區(qū)上物品的質(zhì)量是多少？

（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(guò)檢測(cè)區(qū)物品的最小質(zhì)量將 （選填“增大”或“減小”）。

Answer 1

【答案】（1）不受 （2）20Ω （3）0.3A、4kg （4）增大

【解析】試題分析：（1）因?yàn)槲锲冯S傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)，所以物品處于平衡態(tài)，不會(huì)受到摩擦力的作用。

（2）當(dāng)檢測(cè)區(qū)上沒(méi)有物品時(shí)，由圖17可知R＝l00Ω，且R兩端的電壓UR＝U－U0＝12V－2V＝10V

所以，電路中的電流I＝UR/R=10V/100Ω＝0.1A，則R0＝U0/I＝20Ω

（3）R的電功率P＝（U－U0）I＝（U－IR0）I＝12I－20I2

利用求極值公式，可知當(dāng)I＝0.3A時(shí)，P有最大值，此時(shí)電壓表的示數(shù)U0＝I R0＝0.3A×20Ω＝6V

則R=(U-U0)/I=(12-6)V/0.3A＝20Ω，由圖17可知對(duì)應(yīng)的壓力 F＝40N

則物品的質(zhì)量m＝G/g=F/g=40N/（10N/kg）＝4kg

（4）根據(jù)題意知道當(dāng)電路中電壓表示數(shù)2.4V時(shí)，檢測(cè)區(qū)上物品的質(zhì)量最小，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)知道此時(shí)R兩端的電壓最大，且UR=U-U0,若電源電壓會(huì)降低，U0=2.4V，R0為定值電阻，則UR減小，即R減小，由圖像知道，壓力F會(huì)增大，能通過(guò)檢測(cè)區(qū)物品的最小質(zhì)量將增大。