Question

2．小明同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)出判斷小車運(yùn)動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖甲所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣小球，小車始終在平直的軌道上向右運(yùn)動．壓敏電阻R的阻值隨所受的壓力增大而減小，當(dāng)小車向右作勻速直線運(yùn)動時，絕緣球?qū)π≤嚨膿醢寮皦好綦娮璧膲毫�均為零，壓敏電阻R的阻值最大．小車在整個運(yùn)動的過程中，電流表的示數(shù)隨時間的變化情況如圖乙所示．已知電源電壓為6V，電阻R₀為5Ω，小車在0～10s內(nèi)作勻速直線運(yùn)動，速度為0.5m/s．

求：（1）小車在0～8s內(nèi)通過的路程是4m
（2）小車作勻速直線運(yùn)動時，壓敏電阻R的阻值是10Ω
（3）小車在0～20s內(nèi)，當(dāng)電路中電流最大時：壓敏電阻所消耗的功率是1W．

Answer 1

分析 （1）小車在0～10s內(nèi)作勻速直線運(yùn)動，速度為0.5m/s，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出通過的路程；
（2）小車作勻速直線運(yùn)動時，由圖乙可知電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出壓敏電阻R的阻值；
（3）由圖乙可知，小車在0～20s內(nèi)電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出R₀兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出壓敏電阻兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出壓敏電阻所消耗的功率．

解答 解：（1）小車在0～10s內(nèi)作勻速直線運(yùn)動，速度為0.5m/s，
由v=$\frac{s}{t}$可得，小車在0～8s內(nèi)通過的路程：
s=vt=0.5m/s×8s=4m；
（2）由圖乙可知，小車作勻速直線運(yùn)動時電路中的電流I=0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.4A}$=15Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，壓敏電阻R的阻值：
R=R_總-R₀=15Ω-5Ω=10Ω；
（3）由圖乙可知，小車在0～20s內(nèi)電路中的最大電流I_大=1A，
此時R₀兩端的電壓：
U₀=I_大R₀=1A×5Ω=5V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，壓敏電阻兩端的電壓：
U_R=U-U₀=6V-5V=1V，
壓敏電阻所消耗的功率：
P_R=U_RI_大=1V×1A=1W．
故答案為：（1）4m；（2）10Ω；（3）1W．

點(diǎn)評 本題考查了速度公式和串聯(lián)電路特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，從圖象中讀出電路中的電流是關(guān)鍵．