Question

18．小明同學利用壓敏電阻設計出判斷小車運動狀態(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，中間放置一個光滑絕緣小球，小車始終在平直的軌道上向右運動．壓敏電阻R的阻值隨所受的壓力增大而減�。�小車在整個運動的過程中，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)作勻速直線運動，速度為0.5m/s．則在下列說法中錯誤的是（　�。�

• A． 小車在0～8s內(nèi)通過的路程是4m
• B． 小車在10～20s內(nèi)的運動狀態(tài)發(fā)生了變化
• C． 小車作勻速直線運動時，壓敏電阻R的阻值是10Ω
• D． 小車在0～20s內(nèi)，當電路中電流最大時壓敏電阻所消耗的功率是4W

Answer 1

分析 （1）知道小車在0～10s內(nèi)做勻速直線運動，又知道速度和時間，根據(jù)速度公式的變形公式s=vt求出小車在0～8s內(nèi)通過的路程；
（2）根據(jù)圖象判斷在10～20s內(nèi)電流的變化，進而得出說明壓敏電阻的阻值變化，從而得出壓力變化，確定小車的運動狀態(tài)是否發(fā)生了變化；
（3）根據(jù)歐姆定律的變形公式求出電路總電阻，根據(jù)串聯(lián)電路電阻特點得出壓敏電阻R的阻值；
（4）根據(jù)歐姆定律的變形公式求出電阻R₀兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律得出壓敏電阻R兩端的電壓，然后根據(jù)P=UI求出壓敏電阻所消耗的功率．

解答 解：A、由于小車在0～10s內(nèi)做勻速直線運動，
由v=$\frac{s}{t}$得，小車在0～8s內(nèi)通過的路程：s=vt=0.5m/s×8s=4m，故A正確；
B、在10～20s內(nèi)，電流I均勻變大，說明壓敏電阻R的阻值變小，壓力變大，小車做加速運動，即小車的運動狀態(tài)發(fā)生了變化，故B正確；
C、小車作勻速直線運動時，電路中的電流I=0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$得，電路總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.4A}$=15Ω，
則壓敏電阻R的阻值：
R=R_總-R₀=15Ω-5Ω=10Ω，故C正確；
D、小車在0～20s內(nèi)，電路中最大電流I_最大=1.0A，
由I=$\frac{U}{R}$得，電阻R₀兩端的電壓：U₀=I_最大R₀=1.0A×5Ω=5V，
壓敏電阻R兩端的電壓：U_壓敏=U-U₀=6V-5V=1V，
則壓敏電阻所消耗的功率：P=U_壓敏I_最大=1V×1.0A=1W，故D錯誤．
故選D．

點評 本題是一道力學和電學的綜合應用題，涉及到的知識點較多，關鍵是充分利用圖象并結(jié)合所學的相關知識即可正確解題，知識跨度大，有一定的難度．