Question

【題目】如圖甲是某工廠生產流水線產品輸送計數裝置示意圖(俯視圖),立方體產品在水平傳送帶上與傳送帶共同以v=1 m/s的速度勻速前進,產品的質量m=0.8 kg.計數器由電流表和電路計數元件組成(電流表和計數元件的電阻不計),通過電路中電流的變化計數產品,a為激光源,R1為光敏電阻,R2為保護電阻.當激光射向R1時,R1阻值變小,每當產品運動通過a與R1之間時,射向R1的光線會被產品擋住,R1阻值變大.閉合開關,電路中計數器中電流的示數I隨時間t的變化圖象如圖乙所示.(g取10 N/kg)

(1)不計空氣阻力,傳送帶水平勻速運送產品過程中對每一個產品是否施加摩擦力?答:_____(選填“有”或“沒有”).

(2)每個產品的邊長是______m,每個產品對傳送帶的壓強大小為________Pa.

(3)已知電源電壓U=3 V,R2 =1 kΩ,則有光照射在R1上時,R1的電阻值是_____Ω;無光照射在R1上時,R1的電阻值是___________Ω.

(4)若上述條件不變,傳送帶運輸產品過程中1 min內光敏電阻R1消耗的電能是________J.

Answer 1

【答案】 沒有 0.1 800 500 2000 0.12

【解析】（1）立方體產品在水平傳送帶上與傳送帶共同以v=1 m/s的速度勻速前進，沒有相對運動或相對運動趨勢，沒有受摩擦力。

（2）由題，每當產品運動通過a與R1之間時，射向R1的光線會被產品擋住，阻值變大，根據歐姆定律可知，電路中電流變小，由圖乙可知，產品擋住光線時間t=0.1s，因此產品的邊長

L=vt=1m/s×0.1s=0.1m，

每個產品對傳送帶的壓力F=G=mg=0.8kg×10N/kg=8N，

所以，每個產品對傳送帶的壓強大小為

（3）①由圖乙可知，若光照射在R1上時，R1阻值變小，電路中電流I大=2mA，

根據歐姆定律可得，

由串聯電路的電阻關系可得，R1=R總-R2=1500Ω-1kΩ=500Ω；

②無光照射在R1上時，R1阻值變大，電路中電流I小=1mA，

根據歐姆定律可得，

由串聯電路的電阻關系可得，R1=R總-R2=3000Ω-1kΩ=2000Ω；

（4）由圖乙可知，在0~0.2s內，電路中的電流I大=2×10-3A，則R2兩端的電壓

U2=I大R2=2×10-3A×103Ω=2V，

根據串聯電路的電壓關系，光敏電阻R1兩端的電壓U1=U-U2=3V-2V=1V，

光敏電阻R1消耗的電能W1=U1I大t1=1V×2×10-3A×0.2s=4×10-4J；

在0.2s~0.3s內，電路中的電流I小=1×10-3A，

則R2兩端的電壓

U2’=I小R2=1×10-3A×103Ω=1V，

根據串聯電路的電壓關系，光敏電阻R1兩端的電壓U1’=U-U2’=3V-1V=2V，

光敏電阻R1消耗的電能W2=U1’I小t1=2V×1×10-3A×0.1s=2×10-4J；

在1min內，光敏電阻R1消耗的電能

答：（1）傳送帶水平勻速運送產品過程中對每一個產品沒有施加摩擦力；（2）每個產品的邊長是0.1m，每個產品對傳送帶的壓強大小為800Pa；（3）有光照射在R1上時,R1的電阻值是500Ω，無光照射在R1上時,R1的電阻值是2000Ω；（4）1 min內光敏電阻R1消耗的電能是0.12J；