Question

如圖甲所示是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計數(shù)裝置示意圖．已知計數(shù)器電路的電源電壓恒為6V，其中S為一激光源，R₁為光敏電阻（有光照射時，阻值較小；無光照射時，阻值較大），R₂為定值保護電阻，其阻值為20Ω，a、b間接一“示波器”（示波器的接入不影響電路）．光敏電阻兩端的電壓隨時間變化的圖象可由示波器顯示出來．水平傳送帶勻速前進，每當(dāng)產(chǎn)品從傳送帶上通過S與R₁之間時，射向光敏電阻的光線會被產(chǎn)品擋�。�若運送邊長為0.1m的均勻正方體產(chǎn)品時，示波器顯示的電壓隨時間變化的圖象如圖乙所示．求：

（1）正方形產(chǎn)品隨傳送帶運動的速度是多少？
（2）光敏電阻在有光照狀態(tài)下的電阻是多少？
（3）整個電路工作1h消耗的電能是多少？

Answer 1

分析：由電路圖可知，兩電阻串聯(lián)，示波器顯示光敏電阻R₁兩端電壓；
（1）當(dāng)沒有光照射時，光敏電阻阻值變大，光敏電阻兩端電壓變大，由圖乙所示圖象求出擋光時間，然后由速度公式求出傳送帶的速度；
（2）光敏電阻在有光照射時阻值變小，兩端電壓變小，由圖乙所示圖象求出此時光敏電阻兩端電壓，由串聯(lián)電路特點求出R₂兩端電壓，由歐姆定律求出電路電流，然后由歐姆定律求出此時光敏電阻阻值；
（3）由圖象求出有光照的時間與沒有光照射的時間，然后由電功公式求出電路消耗的電能．

解答：解：（1）由圖乙所示圖象可知，產(chǎn)品擋光時間：
t=0.6s-0.4s=0.2s，
正方形產(chǎn)品隨傳送帶運動的速度：
v=

s

t

=

0.1m

0.2s

=0.5m/s；
（2）由圖象可知，有光照射時，
光敏電阻兩端電壓U₁=2V，
此時R₂兩端電壓U₂=U-U₁=6V-2V=4V，
電路電流I=I₂=

U2

R2

=

4V

20Ω

=0.2A，
∵I=

U

R

，
∴此時光敏電阻阻值：
R₁=

U1

I

=

2V

0.2A

=10Ω；
（3）有光照射時，電路電流：I=0.2A，
沒有光照射時，電路電流I′=

U2′

R2

=

U-U1

R2

=

6V-4V

20Ω

=0.1A，
由圖乙所示圖象可知，一個周期內(nèi)，有光照射的時間為0.4s，無光照射的時間是0.2s，
一個周期0.6s內(nèi)，電路消耗的電能：
W=UIt+UI′t′=6V×0.2A×0.4s+6V×0.1A×0.2s=0.6J，
1h消耗的電能W_總=0.6J×

3600s

0.6s

=3600J；
答：（1）正方形產(chǎn)品隨傳送帶運動的速度是0.5m/s；
（2）光敏電阻在有光照狀態(tài)下的電阻是10Ω；
（3）整個電路工作1h消耗的電能是3600J．

點評：本題考查了求速度、電阻與電路消耗的電能等問題，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、由圖乙所示圖象獲取所需信息、應(yīng)用速度公式、串聯(lián)電路特點、歐姆定律、電功公式即可正確解題．