Question

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，無光照射時(shí)，阻值為R；有光照射時(shí)，阻值為

R

4

，R2為阻值為40Ω的保護(hù)電阻，a、b間接一“示波器”（示波器的接入不影響電路）．每當(dāng)產(chǎn)品從傳送帶上通過S與R₁之間時(shí)，射向光敏電阻的光線會(huì)被產(chǎn)品擋�。�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．若運(yùn)送某一產(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．
（1）電阻R₁在無光照和有光照時(shí)，通過R₁的電流之比為

1：2

．
（2）電源電壓為

6V

．
（3）保護(hù)電阻R₂在1h內(nèi)消耗的電能為

1080J

．

Answer 1

分析：（1）由電路圖可知，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��；無光照時(shí)電阻大分得的電壓大，根據(jù)歐姆定律結(jié)合乙圖表示出R₁兩端的電壓，即可求出兩種情況下電路中的電流之比．
（2）根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)表示出兩種情況下電源的電壓，再根據(jù)電源的電壓不變得出等式，即可求出電源的電壓．
（3）由圖象可知：每經(jīng)過0.6s，就有一個(gè)產(chǎn)品通過計(jì)數(shù)裝置，其中0.4s有光照射，0.2s無光照射，分別求出兩種情況下電阻R₂消耗的電能，再計(jì)算出1h內(nèi)消耗的電能．

解答：解：（1）無光照射時(shí)，R₁的阻值為R時(shí)，兩端的電壓為4V；
有光照射時(shí)，R₁的阻值為

1

4

R時(shí)，兩端的電壓為2V；
則，I_無R=4V，I_有×

1

4

R=2V，
所以

I無

I有

=

1

2

；
（2）∵電源的電壓不變，
∴U=I_有R₂+2V，U=I_無R₂+4V
所以

I無

I有

=

U-4V

U-2V

=

1

2

，
解得U=6V；
（3）由圖象可知：每經(jīng)過0.6s，就有一個(gè)產(chǎn)品通過計(jì)數(shù)裝置，
其中0.4s有光照射，電阻R₂消耗的電能W₂=U₂It₁=4V×0.1A×0.4s=0.16J；
其中0.2s無光照射，電阻R₂消耗的電能W₂′=U₂′I′t₂=2V×0.05A×0.2s=0.02J；
因此每經(jīng)過0.6s，電阻R₂消耗的電能為W=W₂+W₂′=0.16J+0.02J=0.18J．
1h=3600s，則保護(hù)電阻R₂在1h內(nèi)消耗的電能為W_總=0.18J×

3600s

0.6s

=1080J．
故答案為：1：2；6V；1080J．

點(diǎn)評：本題考查了串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律的靈活應(yīng)用．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，難點(diǎn)是根據(jù)比值法得出兩種情況的電流關(guān)系和求出電源的電壓．