Question

20．小明發(fā)現(xiàn)超市收銀臺自動傳送帶的末端兩側(cè)擋板上有兩個相對的小孔，凡當物品送到兩個小孔的中間時傳送帶就會停止運動，取走物品后傳送帶又會重新運動．回家后小明利用已學的科學知識自己設(shè)計了一個“自動傳送帶”（如圖1）：傳送帶由工作電路中的電動機帶動，A、B是傳送帶末端兩側(cè)擋板上的小孔，A孔處有一激光源S；控制電路中的光敏電阻R₂剛好位于B孔處，電磁鐵線圈阻值R₀=20Ω、保護電阻R₁=60Ω、電源U=5V．
此光敏電阻的阻值R₂與光照度E（單位勒克斯，符號lx）之間的幾次實驗數(shù)據(jù)如表所示：

光照度E/lx	5	10	15	20	25	30
光敏電阻R2/Ω	60	30	20	15	12	10

（1）分析表數(shù)據(jù)，根據(jù)光敏電阻的阻值R₂隨光照度E變化的規(guī)律，試填寫表格空格處的電阻．

（2）如果當線圈中的電流大于或等于50mA時，繼電器的銜鐵被吸合，則光敏電阻接收到的光照強度需要在多少lx以上？
（3）按小明的設(shè)計，傳送帶運動時，銜鐵應與下方（“上方”或“下方”）的兩個觸點接觸．
（4）若激光源的光未被物體擋住時，B小孔受到的光照度為30lx，被物體擋住時，B小孔受到的光照度為5lx．那么，當傳送帶正在運動時，光敏電阻消耗的功率為多少？
（5）在某次實驗中，小明讓一小物塊從與傳送帶等高的光滑水平臺以某一初速度滑上處于靜止狀態(tài)的傳送帶（如圖2所示），發(fā)現(xiàn)物塊離開傳送帶后落在地上P點．那么，做同樣實驗時若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，物塊將落在B（選填序號）．
A．P點        B．P點或P點的右側(cè)    C．P點的右側(cè)     D．P點或P點的左側(cè)．

Answer 1

分析 （1）分析表格中數(shù)據(jù)得出光敏電阻的阻值與光照度的關(guān)系，根據(jù)關(guān)系式求出空格處的電阻；
（2）根據(jù)歐姆定律求出控制電路中的電流為50mA時電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R₂的阻值，根據(jù)表格數(shù)據(jù)得出光敏電阻接收到的光照強度；
（3）當物品送到兩個小孔的中間時傳送帶就會停止運動，取走物品后傳送帶又會重新運動，則傳送帶運動時電路中的電流較大，電磁鐵的磁性較強，據(jù)此進行解答；
（4）當傳送帶正在運動時，B小孔受到的光照度為30lx，由表格數(shù)據(jù)可知R₂的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，利用P=I²R求出光敏電阻消耗的功率；
（5）當傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時，通過滑塊滑上傳送帶的速度與傳送帶速度的大小關(guān)系分析判斷．

解答 解：（1）由實驗數(shù)據(jù)可知，光敏電阻的阻值R隨光照度E的增強而減小，且ER為定值，
則E₁R₁=E₅R₅，
所以R₅=$\frac{{E}_{1}{R}_{1}}{{E}_{5}}$=$\frac{5lx×60Ω}{25lx}$=12Ω；
（2）當控制電路中的電流I=50mA=0.05A時，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{5V}{0.05A}$=100Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，光敏電阻的阻值：
R₂=R-R₀-R₁=100Ω-20Ω-60Ω=20Ω，
由表格數(shù)據(jù)可知，光敏電阻接收到的光照強度為15lx；
（3）當物品送到兩個小孔的中間時傳送帶就會停止運動，取走物品后傳送帶又會重新運動，
則傳送帶運動時電路中的電流較大，電磁鐵的磁性較強，銜鐵吸合，與下方的兩個觸點接觸；
（4）當傳送帶正在運動時，B小孔受到的光照度為30lx，由表格數(shù)據(jù)可知R₂′=10Ω，
此時電路中的電流：
I′=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{1}+{R}_{2}′}$=$\frac{5V}{20Ω+60Ω+10Ω}$=$\frac{1}{18}$A，
光敏電阻消耗的功率：
P₂=（I′）²R₂′=（$\frac{1}{18}$A）²×10Ω≈0.031W；
（5）當傳送帶順時針轉(zhuǎn)動，若物塊滑上傳送帶時的速度小于傳送帶的速度，則滑塊做勻加速運動，最終離開傳送帶時速度大于傳送帶靜止時離開傳送帶的速度，可知小滑塊落在P點的右邊；
若物塊滑上傳送帶時的速度大于傳送帶的速度，物塊速度減為與傳送帶速度相等后，一起做勻速運動，速度會大于傳送帶靜止時離開傳送帶的速度，小滑塊落在P點的右邊；
若物塊滑上傳送帶時的速度大于傳送帶的速度，物體可能在傳送帶上一直做勻減速運動，最終離開傳送帶時速度與傳送帶靜止時離開傳送帶速度相等，小物塊落在P點，可知小物塊不可能落在P的左邊，故選B．
答：（1）12；
（2）光敏電阻接收到的光照強度需要在15lx；
（3）下方；
（4）當傳送帶正在運動時，光敏電阻消耗的功率為0.031W；
（5）B．

點評 本題是一道力學和電學的綜合題，涉及到串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用以及電磁繼電器的工作原理、力與運動的關(guān)系等，從表格中獲取有用的信息是關(guān)鍵，難點是通過比較離開傳送帶時的速度與傳送帶靜止時離開傳送帶的速度大小．