Question

6．如圖（甲）所示是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計數(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，阻值較小；無光照射時，阻值較大），R₂為定值保護電阻，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間變化的圖象，可由示波器顯示出來．水平傳送帶勻速前進，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．若運送邊長為0.1m，質(zhì)量為0.6kg的均勻正方體產(chǎn)品時，示波器顯示的電壓隨時間變化的圖象如圖（乙）所示．請回答下列問題：

（1）在0～0.4秒，R₁處于有照射狀態(tài)（填“無照射”或“有照射”）．
（2）產(chǎn)品對傳送帶的壓強為多大．
（3）已知計數(shù)器電路的電源電壓恒為6V，保護電阻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可知，有光照時R₁的阻值小，分得的電壓��；無光照時電阻大分得的電壓大，據(jù)此判斷在0～0.4s時R₁的狀態(tài)；
（2）正方體產(chǎn)品對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)品對傳送帶的壓強；
（3）由圖乙可知有光照和無光照時R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點求出R₂兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點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，R₁的阻值較小，無光照射時，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)品對傳送帶的壓強：
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)品對傳送帶的壓強為588Pa；
（3）光敏電阻在兩種狀態(tài)下的阻值分別為20Ω、80Ω．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用以及壓強的計算，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光照對應(yīng)的電阻和電壓．