如圖(甲)所示是某生產流水線上的產品輸送及計數裝置示意圖.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,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,每當產品從傳送帶上通過S與R1之間時,射向光敏電阻的光線會被產品擋住.若運送邊長為0.1m,質量為0.6kg的均勻正方體產品時,示波器顯示的電壓隨時間變化的圖象如圖(乙)所示.請回答下列問題:
(1)此產品的密度為多大?
(2)產品對傳送帶的壓強為多大?(g取10N/kg)
(3)已知計數器電路的電源電壓恒為6V,保護電阻R2的阻值為40Ω,求光敏電阻在兩種狀態下的阻值分別為多大?光敏電阻1h消耗的電能為多少?
解:(1)ρ==kg/m3=0.6×103kg/m3
(2)p=Pa=600Pa
(3)有光照射時
U1=2V,U2=U-U1=4V,,R1==Ω=20Ω
光被擋住時
U1′=4V,U2′=U-U1′=2V,=,R1′==Ω=80Ω
光敏電阻1h消耗的電能
W1===480J
W2===240J
W總=W1+W2=(480+240)J=720J
答:此產品的密度為0.6×103kg/m3
(2)產品對傳送帶的壓強為600Pa
(3)光敏電阻在有光照時的阻值為20歐,沒有光照時阻值是80歐,光敏電阻1h消耗的電能720J.
(1)要求密度,必須知道質量和體積,質量告訴我們了是0.6kg,體積不知道,但是,告訴我們它是正方體且邊長是0.1m,所以,我們可以求出它的體積.
(2)要求產品對傳送帶的壓強,必須知道壓力和受力面積,在這里壓力就是它的重力,受力面積可以求出,就等于邊長的平方.
(3)有光照時,從圖上可以讀出光敏電阻兩端的電壓是2v,因為總電壓是6v,所以,R2兩端的電壓是4v,因為這兩個電阻是并聯,電壓跟電阻成正比,所以可以求出光敏電阻的阻值.
同理可以求出無光照時光敏電阻的阻值.
從圖上可以看出,1小時之內有的時間有光照,的時間沒有光照,然后根據電功公式w=t,分別求出兩種狀態下消耗的電能,加在一塊就行了.
點評:這是一道綜合題,難度較大,綜合考查對密度、壓強、電功的概念及公式的理解和應用.