Question

2．某水果自動篩選裝置（如圖甲所示），它能將質(zhì)量小于一定標(biāo)準(zhǔn)的水果自動剔除．其原理如下：傳送帶上的水果經(jīng)過檢測點(diǎn)時(shí)，使壓敏電阻R的阻值發(fā)生變化．AB間的電壓也隨之發(fā)生改變．當(dāng)U_AB＜3V時(shí)，機(jī)械裝置啟動，將質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的小水果推出傳送帶，實(shí)現(xiàn)自動篩選功能．已知：電源電壓為12V，R₀=20Ω，壓敏電阻R的阻值隨壓力變化關(guān)系如圖乙所示．求：

（1）當(dāng)檢測點(diǎn)上沒有水果時(shí)，電路中的電流是多大？
（2）不同種類的水果篩選的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是不同的．請你提出對電路進(jìn)行改進(jìn)的一種方法，使該裝置能夠方便篩選不同水果．
（3）當(dāng)某次壓力改變時(shí)，通過壓敏電阻R的電流是0.3A，請通過計(jì)算說明這個(gè)水果是否會被自動剔除出來？并計(jì)算此時(shí)在檢測點(diǎn)上的水果質(zhì)量是多少？

Answer 1

分析 （1）由圖乙可知，當(dāng)檢測點(diǎn)上沒有水果時(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；
（2）可以從電路的組裝和器材的選擇等方面提出改進(jìn)的方法；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算R的電流為0.3A時(shí)R的阻值及U_AB，從而判斷會不會被剔除；由圖2得出水果的壓力即為水果的重力，再根據(jù)G=mg求出此時(shí)水果的質(zhì)量．

解答 解：
（1）由圖乙可知，當(dāng)檢測點(diǎn)上沒有水果時(shí)，R=100Ω，
串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
根據(jù)歐姆定律可得，此時(shí)電路中的電流：
I_總=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$=$\frac{12V}{100Ω+20Ω}$=0.1A；
（2）將R₀改為可調(diào)電阻，如滑動變阻器、電阻箱，也可將變阻器與電流表串聯(lián)連入電路，方便調(diào)節(jié)時(shí)觀測；
（3）當(dāng)通過壓敏電阻R的電流是0.3A時(shí)，由歐姆定律可得：
I′=$\frac{U}{R′+{R}_{0}}$=0.3A，
即：$\frac{12V}{R′+20Ω}$=0.3A，
解得：R′=20Ω，
U_AB=I′R₀=0.3A×20Ω=6V＞3V，所以水果不會被自動剔除出來；
由圖乙可知此時(shí)F=5N，
因?yàn)镚=F=5N，
所以水果質(zhì)量：m=$\frac{G}{g}$=$\frac{5N}{10N/kg}$=0.5kg．
答：
（1）當(dāng)檢測點(diǎn)上沒有水果時(shí)，電路中的電流是0.1A；
（2）在電路中串聯(lián)一個(gè)滑動變阻器；
（3）水果不會被剔除，檢測點(diǎn)上的水果質(zhì)量是0.5kg．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)題意得出剔除水果時(shí)R₀兩端的電壓和從圖象中得出相關(guān)的信息．