Question

1．如圖是水果自動篩選裝置，原理如下：傳送帶上的水果經(jīng)過檢測點時，使壓敏電阻R的阻值發(fā)生變化，AB間的電壓也隨之發(fā)生改變，當R₀兩端電壓小于一定值時，機械裝置啟動，將質(zhì)量較小的水果推出傳送帶，實現(xiàn)自動篩選功能．已知：電源電壓為12伏，R₀=20歐姆，壓敏電阻R的阻值隨壓力變化關(guān)系如表所示．

壓力（牛）	0	1	2	3	4	5
R的大小（歐）	100	60	43	30	22	20

（1）根據(jù)壓敏電阻R的阻值隨壓力變化關(guān)系，當0.3千克的水果經(jīng)過檢測點時壓敏電阻的阻值是30Ω．
（2）當檢測點上沒有水果時，電路的總功率是多大？
（3）篩選不同等級的水果，質(zhì)量標準是不同的．當質(zhì)量小于0.3千克水果經(jīng)過壓力監(jiān)測點時，R₀兩端電壓小于3伏，此時機械裝置啟動，將0.3千克以下的水果推出傳送帶，實現(xiàn)自動篩選．請你分析上述電路是否符合要求？若符合要求，請寫出判斷的結(jié)果；若不符合要求，你認為對電路可進行如何改進？不能；可將R₀改為可調(diào)電阻，如滑動變阻器、電阻箱，也可將變阻器與電流表串聯(lián)連入電路，方便調(diào)節(jié)時觀測．

Answer 1

分析 （1）蘋果對壓敏電阻的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)表格數(shù)據(jù)得出壓敏電阻的阻值；
（2）應用串聯(lián)電路特點與電功率公式求出電功率．
（3）先求出0.3kg的水果對壓敏電阻的壓力，由表格數(shù)據(jù)可知壓力電阻的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出R₀兩端電壓，然后判斷得出答案；根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點和調(diào)節(jié)方便提出改進措施．

解答 解：（1）當0.3千克的水果經(jīng)過檢測點時，壓敏電阻受到的壓力：
F=G=mg=0.3kg×10N/kg=3N，由表格數(shù)據(jù)可知，壓敏電阻的阻值為30Ω；
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，傳送帶上沒有水果時電阻R的阻值為100Ω，
此時電路總功率：P=$\frac{{U}^{2}}{R+{R}_{0}}$=$\frac{（12V）^{2}}{100Ω+20Ω}$=1.2W；
（3）0.3kg的水果對壓敏電阻的壓力：
F=mg=0.3kg×10N/kg=3N，
由表格數(shù)據(jù)可知壓力電阻的阻值為30Ω，
此時電路中的電流：
I′=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$=$\frac{12V}{20Ω+30Ω}$=0.24A，
R₀兩端電壓：U₀=I′R₀=0.24A×20Ω=4.8V＞3V，
所以，上述電路不能實現(xiàn)自動篩選，
可將R₀改為可調(diào)電阻，如滑動變阻器、電阻箱，也可將變阻器與電流表串聯(lián)連入電路，方便調(diào)節(jié)時觀測．
故答案為：（1）30Ω；（2）當檢測點上沒有水果時，電路的總功率是1.2W；
（3）不能；可將R₀改為可調(diào)電阻，如滑動變阻器、電阻箱，也可將變阻器與電流表串聯(lián)連入電路，方便調(diào)節(jié)時觀測．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應用，關(guān)鍵是根據(jù)題意得出壓敏電阻受到的壓力和從圖象中得出相關(guān)的信息．