Question

【題目】在課外活動(dòng)中，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了一種物品自動(dòng)篩選器，可將質(zhì)量小于一定標(biāo)準(zhǔn)的物品自動(dòng)剔除，其原理如圖1所示：放在水平輕質(zhì)傳送帶上的物品，經(jīng)過(guò)裝有壓敏電阻R的檢測(cè)區(qū)時(shí)，使R的阻值發(fā)生變化，其阻值隨壓力F變化的關(guān)系如圖2所示．已知電源電壓為12V，R0為定值電阻，當(dāng)電路中電壓表示數(shù)小于2.4V時(shí)，機(jī)械裝罝啟動(dòng)，將質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的物品推出傳送帶，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)篩選功能．g取l0N/kg．試問(wèn)：

（1）當(dāng)物品隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物品 （選填“受”或“不受”）摩擦力．

（2）當(dāng)檢測(cè)區(qū)上沒(méi)有物品時(shí)，電壓表的示數(shù)為2V，R0的阻值為多少？

（3）當(dāng)壓敏電阻的電功率最大時(shí)，電路中的電流為多少？此時(shí)在檢測(cè)區(qū)上物品的質(zhì)量是多少？

（4）電路中的電池使用一段時(shí)間后，電源電壓會(huì)降低，能通過(guò)檢測(cè)區(qū)物品的最小質(zhì)量將 （選填“增大”或“減小“）．

Answer 1

【答案】（1）不受；

（2）R0的阻值為20Ω；

（3）當(dāng)壓敏電阻的電功率最大時(shí)，電路中的電流為0.3A；此時(shí)在檢測(cè)區(qū)上物品的質(zhì)量是4kg；

（4）增大．

【解析】試題分析：（1）根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件進(jìn)行分析；

（2）根據(jù)圖象，得出不放物品時(shí)電阻R的阻值，計(jì)算出R兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電路中的電流值，最后由R=可得R0的阻值；

（3）根據(jù)P=UI表示出R電功率表達(dá)式，根據(jù)表達(dá)式確定電功率最大時(shí)的電流值，由U=IR得出此時(shí)電壓表的示數(shù)，計(jì)算出R兩端的電壓，由歐姆定律可計(jì)算出出R的阻值；

（4）電源電壓越小，在其它相同情況下，電路中電流會(huì)偏小，R0兩端電壓會(huì)偏小，所以要使R0兩端的電壓不變，應(yīng)使R的阻值更小，根據(jù)圖象分析壓力大小，得出質(zhì)量大小．

解：（1）當(dāng)物品隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與傳送帶之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以物品不受摩擦力作用；

（2）當(dāng)檢測(cè)區(qū)沒(méi)有物品時(shí)，由圖可知，R=100Ω；

R兩端的電壓：UR=U﹣U0=12V﹣2V=10V；

電路中的電流I===0.1A；

則R0===20Ω；

（3）R的電功率P=（U﹣U0）I=（U﹣IR0）I=12I﹣20I2=﹣5（2I﹣0.6）2+1.8

可知當(dāng)I=0.3A時(shí)，P有最大值，此時(shí)電壓表的示數(shù)U0=IR0=0.3A×20Ω=6V；

則R===20Ω；

由圖可知，對(duì)應(yīng)壓力F=40N；

則物品的質(zhì)量m====4kg；

（4）電源電壓降低，會(huì)使電壓表的示數(shù)變低，根據(jù)題目對(duì)電壓表的示數(shù)要求，要使電壓表的示數(shù)仍等于2.4V，電阻R對(duì)應(yīng)的阻值會(huì)比原來(lái)更小，則所受壓力更大，物體的質(zhì)量更大．

故答案為：（1）不受；

（2）R0的阻值為20Ω；

（3）當(dāng)壓敏電阻的電功率最大時(shí)，電路中的電流為0.3A；此時(shí)在檢測(cè)區(qū)上物品的質(zhì)量是4kg；

（4）增大．