Question

如图14（甲）所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。其中S为一激光源，R₁为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R₂为定值保护电阻，a、b间接一“示波器”(示波器的接入不影响电路)。光敏电阻两端的电压随时间变化的图象，可由示波器显示出来。水平传送带匀速前进，每当产品从传送带上通过S与R₁之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住。若运送边长为0.1m，质量为0.6kg的均匀正方体产品时，示波器显示的电压随时间变化的图象如图（乙）所示。请回答下列问题：

（1）此产品的密度为多大？

（2）产品对传送带的压强为多大？（g取10N/kg）

（3）已知计数器电路的电源电压恒为6V，保护电阻R₂的阻值为40Ω，求光敏电阻在两种状态下的阻值分别为多大？光敏电阻1h消耗的电能为多少？

 

Answer 1

解：根据题意，得：

（1）ρ＝m/V＝m/l³＝0.6Kg/(0.1m)³＝0.6×10³Kg/m³

(2)P＝F/S＝mg/l²＝0.6Kg×10N/Kg/(0.1m)²＝0.6×10³Pa

(3)由图知，R1与R2串联，无光照时，R1的电压为4V，有光照时，R1的电压为2V：

∴①无照时I ₁＝I₂＝（U－U₁）/R₂＝（6V－4V）/40Ω＝0.05A

           R1＝U1/I1＝4V/0.05A＝80Ω

②有光照时I₁’＝I₂’＝（U－U₁’）/R₂＝（6V－2V）/40Ω＝0.1A

           R₁’＝U₁’/I₁’＝2V/0.1A＝20Ω

由图像知，1h内无光照的时间为：t1＝（0.6s－0.4s）/0.6s×3600s＝1200s

          1h内有光照的时间为：t2＝3600s－1200s＝2400s

∴W＝W₁＋W₂＝U₁I₁t₁＋U₂I₂t₂＝4V×0.05A×1200s＋2V×0.1A×2400s＝240J＋480J＝720J

答：（略）