Question

【題目】如圖1是水果自動篩選裝置，它能將質量小于一定標準的水果自動剔除，其原理如下：傳送帶上的水果經過檢測點時，使壓敏電阻R的阻值發生變化，AB間的電壓也隨之發生改變，當UAB＜3V時，機械裝置啟動，將質量不達標的小水果推出傳送帶，實現自動篩選功能．已知：電源電壓為12V，R0=20Ω，壓敏電阻R的阻值隨壓力變化關系如圖2所示．
求：
（1）當檢測點上沒有水果時，電路中的電流是多大？
（2）該裝置能夠剔除質量小于多少千克的水果？
（3）不同等級的水果篩選的質量標準是不同的．請你對電路進行改進，使該裝置能夠方便地改設不同的篩選標準．

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖2可知，當檢測點上沒有水果時，R1=100Ω，

∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，

∴根據歐姆定律可得，此時電路中的電流：

I= = =0.1A；

（2）解：當U0=3V時，電路中的電流：

I1=I0= = =0.15A，

∵串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，

∴壓敏電阻兩端的電壓：

U1=U﹣U0=12V﹣3V=9V，

壓敏電阻的阻值：

R1= = =60Ω，

查圖表得F=G=1N，

由G=mg可得，水果的質量：

m= = =0.1kg，

所以該裝置能夠剔除質量小于0.1kg的水果；

（3）解：將R0改為可調電阻，如滑動變阻器、電阻箱，也可將變阻器與電流表串聯連入電路，方便調節時觀測．
【解析】（1）由圖2可知，當檢測點上沒有水果時壓敏電阻的阻值，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電路中的電流；（2）根據歐姆定律求出當UAB=3V時電路中的電流，利用串聯電路的電壓特點求出R兩端的電壓，利用歐姆定律求出R的阻值，由圖2得出對應水果的壓力，水平面上水果的重力和壓力相等，根據G=mg求出對應水果的質量即可得出答案；（3）可以從電路的組裝和器材的選擇等方面提出改進的方法．
【考點精析】通過靈活運用歐姆定律及其應用和電阻的串聯，掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；電阻的串聯有以下幾個特點：（指R1，R2串聯） 1、電流：I=I1=I2（串聯電路中各處的電流相等） 2、電壓：U=U1+U2（總電壓等于各處電壓之和） 3、 電阻：R=R1+R2（總電阻等于各電阻之和）如果n個阻值相同的電阻串聯，則有R總=nR 4、分壓作用：U1:U2=R1:R2即可以解答此題．