如图甲所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图．已知计数器电路的电源电压恒为6V，其中S为一激光源，R1为光敏电阻
如图甲所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图．已知计数器电路的电源电压恒为6V，其中S为一激光源，R1为光敏电阻（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定值保护电阻，其阻值为20Ω，a、b间接一“示波器”（示波器的接入不影响电路）．光敏电阻两端的电压随时间变化的图象可由示波器显示出来．水平传送带匀速前进，每当产品从传送带上通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住．若运送边长为0.1m的均匀正方体产品时，示波器显示的电压随时间变化的图象如图乙所示．求：
（1）正方形产品随传送带运动的速度是多少？
（2）光敏电阻在有光照状态下的电阻是多少？
（3）整个电路工作1h消耗的电能是多少？
（1）正方形产品随传送带运动的速度是多少？
（2）光敏电阻在有光照状态下的电阻是多少？
（3）整个电路工作1h消耗的电能是多少？
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解题思路：由电路图可知，两电阻串联，示波器显示光敏电阻R1两端电压；
（1）当没有光照射时，光敏电阻阻值变大，光敏电阻两端电压变大，由图乙所示图象求出挡光时间，然后由速度公式求出传送带的速度；
（2）光敏电阻在有光照射时阻值变小，两端电压变小，由图乙所示图象求出此时光敏电阻两端电压，由串联电路特点求出R2两端电压，由欧姆定律求出电路电流，然后由欧姆定律求出此时光敏电阻阻值；
（3）由图象求出有光照的时间与没有光照射的时间，然后由电功公式求出电路消耗的电能．
（1）当没有光照射时，光敏电阻阻值变大，光敏电阻两端电压变大，由图乙所示图象求出挡光时间，然后由速度公式求出传送带的速度；
（2）光敏电阻在有光照射时阻值变小，两端电压变小，由图乙所示图象求出此时光敏电阻两端电压，由串联电路特点求出R2两端电压，由欧姆定律求出电路电流，然后由欧姆定律求出此时光敏电阻阻值；
（3）由图象求出有光照的时间与没有光照射的时间，然后由电功公式求出电路消耗的电能．
（1）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；
（2）由图象可知，有光照射时，
光敏电阻两端电压U1=2V，
此时R2两端电压U2=U-U1=6V-2V=4V，
电路电流I=I2=
U2
R2=[4V/20Ω]=0.2A，
∵I=[U/R]，
∴此时光敏电阻阻值：
R1=
U1
I=[2V/0.2A]=10Ω；
（3）有光照射时，电路电流：I=0.2A，
没有光照射时，电路电流I′=
U2′
R2=
U−U1
R2=[6V−4V/20Ω]=0.1A，
由图乙所示图象可知，一个周期内，有光照射的时间为0.4s，无光照射的时间是0.2s，
一个周期0.6s内，电路消耗的电能：
W=UIt+UI′t′=6V×0.2A×0.4s+6V×0.1A×0.2s=0.6J，
1h消耗的电能W总=0.6J×[3600s/0.6s]=3600J；
答：（1）正方形产品随传送带运动的速度是0.5m/s；
（2）光敏电阻在有光照状态下的电阻是10Ω；
（3）整个电路工作1h消耗的电能是3600J．
点评：
本题考点： 速度公式及其应用；欧姆定律的应用；电功的计算．
考点点评： 本题考查了求速度、电阻与电路消耗的电能等问题，分析清楚电路结构、由图乙所示图象获取所需信息、应用速度公式、串联电路特点、欧姆定律、电功公式即可正确解题．
1年前
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