Question

圖甲是某工廠的水平傳送帶上產(chǎn)品運(yùn)輸及計(jì)數(shù)器的示意圖。S為激光光源，能連續(xù)發(fā)射粗細(xì)忽略不計(jì)的激光束；R為光敏電阻，當(dāng)有激光照射時(shí)，其阻值較小，無激光照射時(shí)，其阻值較大。每當(dāng)水平傳送帶上的產(chǎn)品和傳送帶一起勻速通過S與R之間時(shí)，射向光敏電阻的激光被產(chǎn)品擋住，通過電壓表測(cè)出光敏電阻R兩端電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。已知計(jì)數(shù)器的電源電壓為3V，保護(hù)電阻R₀=200Ω。若水平傳送帶上的產(chǎn)品均是邊長(zhǎng)a=0.lm、質(zhì)量m=2.5kg的實(shí)心正方體，求：

(l）產(chǎn)品的密度；
(2）產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)；
(3）傳送帶傳輸產(chǎn)品的速度；
(4）計(jì)數(shù)器工作1min，光敏電阻R在有激光照射時(shí)消耗的電能。

Answer 1

(l）2.5×10³kg/m³ (2）2.5×10³Pa(3）0.5m/s(4）0.4J

解：(l）產(chǎn)品的體積：V=a³=（0.1m）³=10^-3m³，
產(chǎn)品的密度：ρ=m/V=2.5kg/10^-3m³=2.5×10³kg/m³，
(2）產(chǎn)品的重力：G=mg=2.5kg×10N/kg=25N，
因?yàn)楫a(chǎn)品放在水平傳送帶上，所以F=G=25N．
產(chǎn)品對(duì)傳送帶受力面積：S=a³=（0.1m）²=10^-2m³
產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)P=F/S=25N/10^-2m³=2.5×10³Pa
(3）當(dāng)無光照射時(shí)（即產(chǎn)品擋住了射向光敏電阻的激光），光敏電阻的阻值較大，電流較小，R₀兩端的電壓較小，而R兩端的電壓較大
由圖乙可知，R兩端的較大電壓是2V，
此時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間是t=0.6s-0.4s=0.2s（或1.2s-1.0s=0.2s），
傳送帶傳輸產(chǎn)品的速:V=a/t=0.1m/0.2s=0.5m/s
(4)當(dāng)有光照射時(shí)，光敏電阻的阻值較小，則此時(shí)電路中的電流較大，R₀兩端的電壓較大，而R兩端的電壓較小，由圖乙可知，R兩端的較小電壓是1V，則R₀兩端的較大電壓是：U₀=U-U_R=3V-1V=2V，電路電流I= U₀/ R₀=2V/200Ω=0.01A
由圖乙所示圖象可知，1min內(nèi)有激光照射的時(shí)間t=(60S/0.6S)×0.4=40S
則1min內(nèi)有激光照射時(shí)，光敏電阻消耗的電能W=U_RIt=1V×0.01A×40s=0.4J；
答：（1）產(chǎn)品的密度為2.5×10³kg/m³；
（2）產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)是2500Pa；
（3）傳送帶傳輸產(chǎn)品的速度是0.5m/s；
（4）計(jì)數(shù)器工作1min，光敏電阻R在有激光照射時(shí)消耗的電能為0.4J．
（1）已知正方體的邊長(zhǎng)，可以求出它的體積，由密度公式可以求出產(chǎn)品的密度．
（2）求出產(chǎn)品對(duì)水平傳送的壓力，然后由壓強(qiáng)公式求出產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)．
（3）由圖乙所示圖象求出，產(chǎn)品的擋光時(shí)間，然后由速度公式求出傳送帶的速度．
（4）由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出由激光照射時(shí)保護(hù)電阻兩端電壓，由歐姆定律求出電路電流，
根據(jù)圖象求出1min激光照射時(shí)間，然后由W=UIt求出光敏電阻在有激光照射時(shí)消耗的電能．
【考點(diǎn)】密度的計(jì)算；速度的計(jì)算；壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算；電功的計(jì)算。