Question

【題目】某科技小組設計了一個跳繩計數器，如圖甲、乙電路所示．己知電源電壓U1=12V，U2=6V，電阻箱R2調到1kΩ， R3是個標有"6V 3W"的自動計數器，R1是一種光敏元件．當繩子擋住了射向R1的紅外線時，R1的電阻會變大，信號觸發器兩端電壓UAB=U0時就使乙圖電路中S2閉合，使自動計數器計數一次．圖內是對某位同學的跳繩項目進行測試后，信號觸發器記錄的某一時段AB間的電壓隨時間變化的圖像。

（1）自動計數器正常工作時的電流_________；

（2）如丙圖，該同學跳繩一分鐘，自動計數器消耗的電能______．（設該同學測試過程中每次跳繩的時間相等，中間沒停頓）；

（3）繩子擋住了射向R1的紅外線，信號觸發器接通受控電路時，U0和R1的電阻的值為多少 ____：

（4）由于整個裝置工作時間較長， 導致U1的電壓逐漸減小，現場又沒有適合 U1的電源更換，為了能使計數器正常工作，可以對甲圖電路做的調節是__________。

Answer 1

【答案】0.5A 18J 2V；5kΩ 適當將電阻箱R2的阻值調大（或者適當將信號觸發器的觸發電壓調低）

【解析】

(1) [1]R3是個標有"6V 3W"的自動計數器，正常工作時的電流為

；

(2)[2]由甲圖電路知，R1與R2串聯，AB間電壓為R2兩端的電壓；由題知，當射向R1的激光被擋時，R1阻值變大，根據串聯電路的分壓原理知，R1分得電壓增大，R2分得電壓減小，由圖像丙知，此時U2=UAB=2V，因為R1的電阻變大，自動計數器會計數一次，即AB間電壓為2V計數一次；跳繩一次需要0.4s，跳繩一分鐘，也就是60s，可以跳150次，每次計時時間為0.4s-0.36s=0.04s，計時器工作時間是，該同學跳繩一分鐘，自動計數器消耗的電能

；

(3)[3]繩子擋住了射向R1的紅外線，信號觸發器兩端電壓UAB=U0時就使乙圖電路中S2閉合，使自動計數器計數一次；由(2)可知，U2=UAB=U0=2V時計數；

[4]由串聯電路的分壓原理有：

，

即：

，

所以：R1=5 kΩ；

(4)由于整個裝置工作時間較長， 導致U1的電壓逐漸減小，現場又沒有適合U1的電源更換，我們可以適當將電阻箱R2的阻值調大或者適當將信號觸發器的觸發電壓調低，就能使計數器正常工作。