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小明同学利用压敏电阻设计出判断小车运动状态的装置,其工作原理如图甲所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘小球,小车始终在平直的轨道上向右运动.压敏电阻R的阻值随所受的压力增大而减小,当小车向右作匀速直线运动时,绝缘球对小车的挡板及压敏电阻的压力均为零,压敏电阻R的阻值最大.小车在整个运动的过程中,电流表的示数随时间的变化情况如图乙所示.已知电源电压为6V,电阻R0为5Ω,小车在0~10s内作匀速直线运动,速度为0.5m/s.

求:(1)小车在0~8s内通过的路程是多少?
(2)小车在10~20s内的运动状态是否发生了变化?
(3)小车作匀速直线运动时,压敏电阻R的阻值是多少?
(4)小车在0~20s内,当电路中电流最大时压敏电阻所消耗的功率是多少?

解:(1)s=vt=0.5m/s×8s=4m;
(2)分析乙图可知,小车在10~20s内,速度由0.5m/s增大到1.0m/s,说明越来越快,即运动状态发生了改变.
(3)由I=可得:R==-5Ω=10Ω;
(4)0~20s内电流最大时为1A,故此时压敏电阻阻值R==-5Ω=1Ω,
故P=I2R=(1A)2×1Ω=1W;
答:(1)0-8S通过的路程为4m;(2)在10~20s内,运动状态就发生了变化.(3)小车作匀速直线运动压敏电阻阻值为10Ω;(4)电流最大时压敏电阻功率为1W.
分析:(1)从乙图可知,小车在0~8s内是做匀速直线运动,故路程可以用公式 计算.
(2)物体的运动状态包括速度大小和运动方向,只要有一个发生改变,运动状态就发生了变化.
(3)小车作匀速直线运动时,电路为R0与R串联,故有I=,从乙图可知,前10秒内是做匀速直线运动,此时电流为0.5A,电源电压为6V,电阻R0为5Ω,故可求出R的阻值.
(4)从乙图可知0~20s内电流最大时为1A,故由I=可求出压敏电阻R的阻值,再由功率公式P=I2R求出功率.
点评:本题本身的计算并不难,只是对一个串联电路的计算,但这计算与压敏电阻结合,就会给不少学生造成困扰,其实在分析时,可以把压敏电阻当成是一个特殊的变阻器来看待.
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求:(1)小车在0~8s内通过的路程是多少?
(2)小车在10~20s内的运动状态是否发生了变化?
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(2)小车作匀速直线运动时,压敏电阻R的阻值是多少?
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A.小车作匀速直线运动时,压敏电阻R的阻值是10Ω

B.小车在0~20s内,当电路中电流最大时压敏电阻所消耗的功率是6W

C.小车在0~8s内通过的路程是4m

D.小车在10~20s内的运动状态发生了变化

 

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