【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:

(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,能通過檢測(cè)區(qū)物品的最小質(zhì)量將 (選填“增大”或“減小“)

【答案】
(1)不受
(2)

解:當(dāng)檢測(cè)區(qū)沒有物品時(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

答:R0的阻值為20Ω


(3)

解: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

答: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】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)比原來更小,則所受壓力更大,物體的質(zhì)量更大.
所以答案是:(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
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解歐姆定律及其應(yīng)用的相關(guān)知識(shí),掌握歐姆定律的應(yīng)用: ① 同一個(gè)電阻,阻值不變,與電流和電壓無關(guān) 但加在這個(gè)電阻兩端的電壓增大時(shí),通過的電流也增大.(R=U/I) ② 當(dāng)電壓不變時(shí),電阻越大,則通過的電流就越。↖=U/R) ③ 當(dāng)電流一定時(shí),電阻越大,則電阻兩端的電壓就越大.(U=IR).

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(1)甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與______的關(guān)系.
答案:電阻
(1)甲裝置可探究電流產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系.
(2)在裝置甲、乙的來兩次實(shí)驗(yàn)中,通過比較相同時(shí)間里氣球B與D的變化情況可探究電流產(chǎn)生的熱量與的關(guān)系.
(3)在甲、乙兩裝置同時(shí)實(shí)驗(yàn),在相同的通電時(shí)間里,與氣球(填氣球字母標(biāo)號(hào))相通的電阻絲產(chǎn)生熱量最多.
(4)教材上的實(shí)驗(yàn)裝置如圖丙所示(燒瓶與圖中的相同).比較甲、乙和丙圖所示的兩種不同的實(shí)驗(yàn)裝置,你認(rèn)為較好的裝置是 , 理由是:

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