问题 问答题

光敏电阻的特点是有光照射它时阻值变小.如图(a)所示是某生产流水线上的工件箱输送及计数装置示意图.其中,远红外激光源S射出的激光束通过水平传送带上方照射到光敏电阻R上;每当工件箱随传送带一起向右匀速通过S与R之间时,射向光敏电阻的光线垂直照射到工件箱的表面而被挡住,电压表的示数随时间变化的图象如图(b)所示.产品工件箱可看作边长为10cm、质量为1.2kg的均匀正方体.

(1)工件箱对水平传送带的压强为______Pa.

(2)水平传送带始终保持匀速传动,传送带的速度为______m/s,工件箱能随传送带一起向右匀速运动,是因为工件包装箱与传送带之间______(填“有”或“无”)摩擦.

(3)如果电源电压U=6V保持不变,定值保护电阻R0=20Ω,求整个电路在10min内消耗的电能.

答案

(1)工件对传送带的压力F=G=mg=1.2kg×10N/kg=12N,

工件对传送带的压强p=

F
S
=
12N
(0.1m)2
=1200Pa;

(2)由图乙所示图象可知,产品挡光时间:

t=0.6s-0.4s=0.2s,

正方形产品随传送带运动的速度:

v=

s
t
=
0.1m
0.2s
=0.5m/s;

在水平方向上,工件相对于传送带没有发生相对运动,也没有相对运动趋势,所以,不受摩擦力的作用,

(3)由图可知,0-0.4s内,R0的电压U1=6V-3V=3V,

I1=

U1
R0
=
3V
20Ω
=0.15A,

W1=UI1t1=6V×0.15A×0.4S=0.36J或(W1=UI1t1=6V×0.15A×400S=360J),

由图可知,0.4s-0.6s内,R0的电压U2=6V-4V=2V

I2=

U2
R0
=
2V
20Ω
=0.1A,

W2=UI2t2=6V×0.1A×0.2S=0.12J或(W2=UI2t2=6V×0.1A×200S×10=120J)

W=(W1+W2)×

600s
0.6s
=(0.36J+0.12J)×1000=480J或(W=(W1+W2)=360J+120J=480J.

故答案为:(1)1200;(2)0.5;无;(3)整个电路在10min内消耗的电能为480J.

单项选择题
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