Question

（2013?南寧）圖甲所示是某工廠的水平傳送帶上產(chǎn)品運(yùn)輸及計(jì)數(shù)器的示意圖．S為激光光源，能連續(xù)發(fā)射粗細(xì)忽略不計(jì)的激光束；R為光敏電阻，當(dāng)有光照射時(shí)，其阻值較小，無激光照射時(shí)，其阻值較大．每當(dāng)水平傳送帶上的產(chǎn)品和傳送帶一起勻速通過S與R之間時(shí)，射向光敏電阻的激光被產(chǎn)品擋住，通過電壓表測出光敏電阻R兩端電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示．已知計(jì)數(shù)器的電源電壓為3V，保護(hù)電阻R₀=200Ω．若水平傳送帶上的產(chǎn)品均是邊長a=0.1m、質(zhì)量m=2.5kg的實(shí)心正方體，求：
（1）產(chǎn)品的密度；
（2）產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)；
（3）傳送帶傳輸產(chǎn)品的速度；
（4）計(jì)數(shù)器工作1min，光敏電阻R在有激光照射時(shí)消耗的電能．

Answer 1

分析：（1）已知正方體的邊長，可以求出它的體積，由密度公式可以求出產(chǎn)品的密度．
（2）求出產(chǎn)品對(duì)水平傳送的壓力，然后由壓強(qiáng)公式求出產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)．
（3）由圖乙所示圖象求出，產(chǎn)品的擋光時(shí)間，然后由速度公式求出傳送帶的速度．
（4）由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出由激光照射時(shí)保護(hù)電阻兩端電壓，由歐姆定律求出電路電流，
根據(jù)圖象求出1min激光照射時(shí)間，然后由W=UIt求出光敏電阻在有激光照射時(shí)消耗的電能．

解答：解：（1）產(chǎn)品的密度ρ=

m

V

=

2.5kg

(0.1m)3

=2.5×10³kg/m³；
（2）產(chǎn)品對(duì)水平傳送帶的壓力F=mg=2.5kg×10N/kg=25N，
產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)p=

F

S

=

25N

(0.1m)2

=2500Pa；
（3）由圖乙所示圖象可知，擋光時(shí)間t=0.2s，
傳送帶的速度v=

a

t

=

0.1m

0.2s

=0.5m/s；
（4）由激光照射時(shí)，光敏電阻電壓U_R=1V，
保護(hù)電阻電壓U_R0=U-U_R=3V-1V=2V，
電路電流I=

UR0

R0

=

2V

200Ω

=0.01A，
由圖乙所示圖象可知，1min內(nèi)有激光照射的時(shí)間
t=

60s

0.6s

×0.4s=40s，則1min內(nèi)有激光照射時(shí)，
光敏電阻消耗的電能W=U_RIt=1V×0.01A×40s=0.4J；
答：（1）產(chǎn)品的密度為2.5×10³kg/m³；
（2）產(chǎn)品對(duì)傳送帶的壓強(qiáng)是2500Pa；
（3）傳送帶傳輸產(chǎn)品的速度是0.5m/s；
（4）計(jì)數(shù)器工作1min，光敏電阻R在有激光照射時(shí)消耗的電能為0.4J．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了求密度、求壓強(qiáng)、求速度、求消耗電能問題；熟練應(yīng)用密度公式、壓強(qiáng)公式、串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功公式即可正確解題．