Question

（2014·泰安）如图甲是某工厂生产流水线产品输送计数装置示意图（俯视图），立方体产品在水平传送带上与传送带以相同速度v=1 m/s匀速运动，产品的质量m=0.8 kg.计数器由电流表和电路计数元件组成（电流表和电路计数元件的电阻不计），通过电路中电流的变化计数产品，a为激光源，R1为光敏电阻，R2为保护电阻.当激光射向R1时，R1的阻值变小，每当产品运动通过a与R1之间时，射向R1的光线会被产品挡住，R1阻值变大.闭合开关，电路中计数器中电流的示数I随时间t的变化图像如图乙所示.（g取10 N/kg）

　（1）不计空气阻力，求传送带匀速运送产品过程中对每一个产品的作用力大小和方向.

　（2）求每个产品的边长L1和产品的间隔L2.每个产品对传送带的压强大小.

　（3）已知电源电压U=3 V，R2=1 kΩ，求传送带匀速运输产品过程中1 min内光敏电阻R1消耗的电能.

Answer 1

(1)F=G=mg=0.8 kg×10 N/kg=8 N;竖直向上

(2)L1=vt1=1 m/s×0.1 s=0.1 m

L2=vt2=1 m/s×0.2 s=0.2 m

F压=G=mg=0.8 kg×10 N/kg=8 N

p=F压/S=8 N/0.01m2=800 Pa

(3)在0~0.2 s内,I1=2×10-3 A

U2=I1R2=2×10-3 A×103 Ω=2 V

U1=U-U2=3 V-2 V=1 V

W1=I1U1t1=2×10-3 A×1 V×0.2 s=4×10-4 J

在0.2 s-0.3 s内,I2=1×10-3 A

U3=I2R2=1×10-3 A×102 Ω=1 V

U4=U-U3=3 V-1 V=2 V

W2=I2U4t2=1×10-3 A×2 V×0.1 s=2×10-4 J

在1 min内,W=60 s/0.3 s·(W1+W3)=200×（4×10-4 J+2×10-4 J）=0.12 J.