Question

4．某番茄自動(dòng)篩選裝置如圖（a）所示，其工作原理如圖（b）所示．已知電源電壓恒為15伏，定值電阻R₀為20歐，R為壓敏電阻，其阻值隨壓力變化關(guān)系如圖（c）所示．當(dāng)定值電阻兩端電壓U_AB≤3V時(shí)，不達(dá)標(biāo)的小番茄將被推出傳送帶，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)篩選功能．
（1）當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)上沒有番茄時(shí)，AB兩點(diǎn)間的電壓為2.5伏．
（2）當(dāng)番茄對(duì)壓敏電阻的壓力F≤0.5牛時(shí)，番茄將被推出傳送帶．
（3）有同學(xué)提議，選擇合適的R₀阻值，可用此裝置篩選西瓜．你認(rèn)為此提議是否可行，并簡(jiǎn)要說明理由：不可行．因?yàn)楫?dāng)R所受的壓力大于4N后，其阻值幾乎不變，而西瓜的重力通常大于4N．

Answer 1

分析 （1）由圖c可知，當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)上沒有番茄時(shí)壓敏電阻的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出AB兩點(diǎn)間的電壓；
（2）當(dāng)定值電阻兩端電壓U_AB≤3V時(shí)，不達(dá)標(biāo)的小番茄將被推出傳送帶，根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)為3V時(shí)電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出壓敏電阻的阻值，然后根據(jù)圖c讀出壓敏電阻受到的壓力，即可得出答案；
（3）由圖c可知，壓敏電阻受到的壓力大于4N時(shí)，其阻值幾乎不變，然后與一般西瓜的重力相比較得出答案．

解答 解：（1）由圖c可知，當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)上沒有番茄時(shí)，R=100Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$=$\frac{15V}{100Ω+20Ω}$=0.125A，
AB兩點(diǎn)間的電壓：
U_AB=IR₀=0.125A×20Ω=2.5V；
（2）當(dāng)U_AB′=3V時(shí)，電路中的電流：
I′=$\frac{{U}_{AB}′}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{20Ω}$=0.15A，
電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I′}$=$\frac{15V}{0.15A}$=100Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，壓敏電阻的阻值：
R′=R_總-R₀=100Ω-20Ω=80Ω，
由圖象可知，此時(shí)壓敏電阻受到的壓力為0.5N，
即當(dāng)番茄對(duì)壓敏電阻的壓力F≤0.5N牛時(shí)，番茄將被推出傳送帶；
（3）由圖c可知，壓敏電阻受到的壓力大于4N時(shí)，其阻值幾乎不變，而西瓜的重力通常大于4N，
所以，同學(xué)提議的題意不可行．
故答案為：
（1）2.5；
（2）0.5；
（3）不可行．因?yàn)楫?dāng)R所受的壓力大于4N后，其阻值幾乎不變，而西瓜的重力通常大于4N．

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，從圖象中獲取有用的信息是關(guān)鍵，要注意與生活實(shí)際相結(jié)合，是一道好題．