Question

某工廠產(chǎn)品計數(shù)裝置的示意圖如圖甲所示．P為激光源，R₁為光敏電阻（有光照射時，阻值變小），a、b兩端接“示波器”（示波器對電路無影響），定值電阻R₂為400Ω，電源電壓為6V．水平傳送帶勻速運動，每當傳送帶上的產(chǎn)品通過激光束時，激光束會被產(chǎn)品擋住，示波器熒光屏上顯示的R₁兩端電壓與時間的關系圖象如圖乙所示．試求：
（1）激光照射R₁時，R₁的阻值是多少？
（2）激光被產(chǎn)品擋住時，R₁、R₂消耗的總功率是多少？
（3）從0時開始計時，經(jīng)過1min，傳送帶上通過計數(shù)裝置的產(chǎn)品是多少個？

Answer 1

分析：有激光照射和無激光照射，R₁與R₂串聯(lián)．
（1）有激光照R₁時，由圖象知R₁的電壓U₁=2V，求出R₂的電壓，又知道電阻，根據(jù)歐姆定律，求出R₂的電流，根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，知道R₁的電壓和電流，可以求出R₁的電阻．
（2）R₁無激光照時，由圖象可得U₁′=4V，求出R₂的電壓，又知道R₂的電阻，根據(jù)歐姆定律，求出電路的電流，根據(jù)P=UI求出電功率．
（3）由圖象可知：每經(jīng)過0.6s，就有一個產(chǎn)品通過計數(shù)裝置，可以求出1min通過的產(chǎn)品個數(shù)．

解答：解：（1）R₁與R₂串聯(lián)．有激光照R₁時，由圖象可得U₁=2V，
U₂=U-U₁=6V-2V=4V，
I=

U2

R2

=

4V

400Ω

=0.01A，
R₁=

U1

I

=

2V

0.01A

=200Ω．
（2）R₁無激光照時，由圖象可得U₁′=4V，
U₂′=U-U₁′=6V-4V=2V，
I′=

U ′ 2

R2

=

2V

400Ω

=0.005A，
P=UI′=6V×0.005A=0.03W．
（3）由圖象可知：每經(jīng)過0.6s，就有一個產(chǎn)品通過計數(shù)裝置．
n=

60s

0.6s/個

=100個．
答：（1）激光照射R_l時，R_l的阻值是200Ω．
（2）激光被產(chǎn)品擋住時，R_l、R₂消耗的總功率是0.03W．
（3）從0時開始計時，經(jīng)過1min，傳送帶上通過計數(shù)裝置的產(chǎn)品是100個．

點評：本題考查了串聯(lián)電路的電流特點、電壓特點、功率特點、歐姆定律等幾個重要知識點．
注意本題光敏電阻隨光照而變化，能通過圖象觀察光敏電阻兩端的電壓變化．
本題體現(xiàn)了物理在生產(chǎn)中的重要應用．