Question

【题目】如图甲是某工厂生产流水线产品输送计数装置示意图(俯视图),立方体产品在水平传送带上与传送带共同以v=1 m/s的速度匀速前进,产品的质量m=0.8 kg.计数器由电流表和电路计数元件组成(电流表和计数元件的电阻不计),通过电路中电流的变化计数产品,a为激光源,R1为光敏电阻,R2为保护电阻.当激光射向R1时,R1阻值变小,每当产品运动通过a与R1之间时,射向R1的光线会被产品挡住,R1阻值变大.闭合开关,电路中计数器中电流的示数I随时间t的变化图象如图乙所示.(g取10 N/kg)

(1)不计空气阻力,传送带水平匀速运送产品过程中对每一个产品是否施加摩擦力?答:_____(选填“有”或“没有”).

(2)每个产品的边长是______m,每个产品对传送带的压强大小为________Pa.

(3)已知电源电压U=3 V,R2 =1 kΩ,则有光照射在R1上时,R1的电阻值是_____Ω;无光照射在R1上时,R1的电阻值是___________Ω.

(4)若上述条件不变,传送带运输产品过程中1 min内光敏电阻R1消耗的电能是________J.

Answer 1

【答案】 没有 0.1 800 500 2000 0.12

【解析】（1）立方体产品在水平传送带上与传送带共同以v=1 m/s的速度匀速前进，没有相对运动或相对运动趋势，没有受摩擦力。

（2）由题，每当产品运动通过a与R1之间时，射向R1的光线会被产品挡住，阻值变大，根据欧姆定律可知，电路中电流变小，由图乙可知，产品挡住光线时间t=0.1s，因此产品的边长

L=vt=1m/s×0.1s=0.1m，

每个产品对传送带的压力F=G=mg=0.8kg×10N/kg=8N，

所以，每个产品对传送带的压强大小为

（3）①由图乙可知，若光照射在R1上时，R1阻值变小，电路中电流I大=2mA，

根据欧姆定律可得，

由串联电路的电阻关系可得，R1=R总-R2=1500Ω-1kΩ=500Ω；

②无光照射在R1上时，R1阻值变大，电路中电流I小=1mA，

根据欧姆定律可得，

由串联电路的电阻关系可得，R1=R总-R2=3000Ω-1kΩ=2000Ω；

（4）由图乙可知，在0~0.2s内，电路中的电流I大=2×10-3A，则R2两端的电压

U2=I大R2=2×10-3A×103Ω=2V，

根据串联电路的电压关系，光敏电阻R1两端的电压U1=U-U2=3V-2V=1V，

光敏电阻R1消耗的电能W1=U1I大t1=1V×2×10-3A×0.2s=4×10-4J；

在0.2s~0.3s内，电路中的电流I小=1×10-3A，

则R2两端的电压

U2’=I小R2=1×10-3A×103Ω=1V，

根据串联电路的电压关系，光敏电阻R1两端的电压U1’=U-U2’=3V-1V=2V，

光敏电阻R1消耗的电能W2=U1’I小t1=2V×1×10-3A×0.1s=2×10-4J；

在1min内，光敏电阻R1消耗的电能

答：（1）传送带水平匀速运送产品过程中对每一个产品没有施加摩擦力；（2）每个产品的边长是0.1m，每个产品对传送带的压强大小为800Pa；（3）有光照射在R1上时,R1的电阻值是500Ω，无光照射在R1上时,R1的电阻值是2000Ω；（4）1 min内光敏电阻R1消耗的电能是0.12J；