Question

圖甲是某工廠的水平傳送帶上產品運輸及計數(shù)器的示意圖。S為激光光源，能連續(xù)發(fā)射粗細忽略不計的激光束；R為光敏電阻，當有激光照射時，其阻值較小，無激光照射時，其阻值較大。每當水平傳送帶上的產品和傳送帶一起勻速通過S與R之間時，射向光敏電阻的激光被產品擋住，通過電壓表測出光敏電阻R兩端電壓隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。已知計數(shù)器的電源電壓為3V，保護電阻R₀=200Ω。若水平傳送帶上的產品均是邊長a=0.lm、質量m=2.5kg的實心正方體，求：

(l）產品的密度；
(2）產品對傳送帶的壓強；
(3）傳送帶傳輸產品的速度；
(4）計數(shù)器工作1min，光敏電阻R在有激光照射時消耗的電能。

Answer 1

(l）2.5×10³kg/m³ (2）2.5×10³Pa(3）0.5m/s(4）0.4J

解：(l）產品的體積：V=a³=（0.1m）³=10^-3m³，
產品的密度：ρ=m/V=2.5kg/10^-3m³=2.5×10³kg/m³，
(2）產品的重力：G=mg=2.5kg×10N/kg=25N，
因為產品放在水平傳送帶上，所以F=G=25N．
產品對傳送帶受力面積：S=a³=（0.1m）²=10^-2m³
產品對傳送帶的壓強P=F/S=25N/10^-2m³=2.5×10³Pa
(3）當無光照射時（即產品擋住了射向光敏電阻的激光），光敏電阻的阻值較大，電流較小，R₀兩端的電壓較小，而R兩端的電壓較大
由圖乙可知，R兩端的較大電壓是2V，
此時對應的時間是t=0.6s-0.4s=0.2s（或1.2s-1.0s=0.2s），
傳送帶傳輸產品的速:V=a/t=0.1m/0.2s=0.5m/s
(4)當有光照射時，光敏電阻的阻值較小，則此時電路中的電流較大，R₀兩端的電壓較大，而R兩端的電壓較小，由圖乙可知，R兩端的較小電壓是1V，則R₀兩端的較大電壓是：U₀=U-U_R=3V-1V=2V，電路電流I= U₀/ R₀=2V/200Ω=0.01A
由圖乙所示圖象可知，1min內有激光照射的時間t=(60S/0.6S)×0.4=40S
則1min內有激光照射時，光敏電阻消耗的電能W=U_RIt=1V×0.01A×40s=0.4J；
答：（1）產品的密度為2.5×10³kg/m³；
（2）產品對傳送帶的壓強是2500Pa；
（3）傳送帶傳輸產品的速度是0.5m/s；
（4）計數(shù)器工作1min，光敏電阻R在有激光照射時消耗的電能為0.4J．
（1）已知正方體的邊長，可以求出它的體積，由密度公式可以求出產品的密度．
（2）求出產品對水平傳送的壓力，然后由壓強公式求出產品對傳送帶的壓強．
（3）由圖乙所示圖象求出，產品的擋光時間，然后由速度公式求出傳送帶的速度．
（4）由串聯(lián)電路特點求出由激光照射時保護電阻兩端電壓，由歐姆定律求出電路電流，
根據(jù)圖象求出1min激光照射時間，然后由W=UIt求出光敏電阻在有激光照射時消耗的電能．
【考點】密度的計算；速度的計算；壓強的大小及其計算；電功的計算。