Question

4．在課外活動(dòng)中，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了一種物品自動(dòng)篩選器，可將質(zhì)量小于一定標(biāo)準(zhǔn)的物品自動(dòng)剔除，其原理如圖甲所示：放在水平輕質(zhì)傳送帶上的物品，經(jīng)過裝有壓敏電阻R的檢測(cè)區(qū)時(shí)，使R的阻值發(fā)生變化，其阻值隨壓力，變化的關(guān)系如圖乙所示．已知電源電壓為12V，R₀為定值電阻，當(dāng)電路中電壓表示數(shù)小于2.4V時(shí)，機(jī)械裝置啟動(dòng)，將質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的物品推出傳送帶，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)篩選功能．g取l0N/kg．試問：
（1）當(dāng)物品隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物品不受（選填“受”或“不受”）摩擦力．
（2）當(dāng)檢測(cè)區(qū)上沒有物品時(shí)，電壓表的示數(shù)為2V．求R₀的阻值為多少？
（3）該物品自動(dòng)篩選器，可將質(zhì)量小于多少千克的物品自動(dòng)剔除？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)圖象可知不放物品時(shí)電阻R的阻值，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出R₀的阻值；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電壓表示數(shù)為2.4V時(shí)壓敏電阻R兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出壓敏電阻的阻值，根據(jù)圖2可知壓力的大小，根據(jù)水平面上物體的壓力和自身的重力相等以及G=mg求出該裝置能夠剔除物品的最小質(zhì)量．

解答 解：（1）當(dāng)物品隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與傳送帶之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以物品不受摩擦力作用；
（2）當(dāng)檢測(cè)區(qū)沒有物品時(shí)，壓力為0，由圖可知，R=100Ω；
R兩端的電壓：U_R=U-U₀=12V-2V=10V；
電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{10V}{100Ω}$=0.1A；
根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律和歐姆定律的變形公式，
R₀=$\frac{{U}_{0}}{I}=\frac{2V}{0.1A}$=20Ω；
（3）當(dāng)電壓表示數(shù)U₀′=2.4V時(shí)，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，壓敏電阻R兩端的電壓：
U_R′=U-U₀′=12V-2.4V=9.6V，
由串聯(lián)電路電流的規(guī)律和歐姆定律有：
I′=$\frac{{U}_{0}′}{{R}_{0}′}$=$\frac{{U}_{R}′}{R′}$，即$\frac{2.4V}{20Ω}$=$\frac{9.6V}{R′}$，
解得：R′=80Ω，
由圖2可知，壓敏電阻受到的壓力F=10N，
因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，
所以，由G=mg可得，該裝置能夠剔除物品的最小質(zhì)量：
m=$\frac{G}{g}=\frac{F}{g}$=$\frac{10N}{10N/kg}$=1kg．
答：（1）當(dāng)物品隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物品 不受摩擦力．
（2）當(dāng)檢測(cè)區(qū)上沒有物品時(shí)，電壓表的示數(shù)為2V．R₀的阻值為20Ω；
（3）該物品自動(dòng)篩選器，可將質(zhì)量小于1千克的物品自動(dòng)剔除．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是能夠從圖象中得出相關(guān)的信息．