题目内容
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。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,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,质量为0.8kg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。试求:
(1)该产品的密度为多大?
(2)若该产品的比热容为0.8×103J/(kg•℃),则把它从27℃的恒温车间搬到-3℃的室外时,最多能放出多少热量?
(3)已知计数器电路的电源电压恒为6V,保护电阻R2的阻值为50Ω,求光敏电阻在两种状态下的阻值分别为多大?光敏电阻在1mi n内消耗的电能为多少?
(1)8.0×102kg/m3 (2)1.92×104J (3)有光照射时, 25Ω ;无光照射时, 100Ω ;9.6J
【解析】(1)ρ==8.0×102kg/m3 (2分)
(2)Q=cmΔt=0.8×103J/(kg•℃)×0.8kg×(27+3)℃=1.92×104J (2分)
(3)由图乙可知,有光照射时, R1两端电压为U1=2V,
此时R2两端电压为U2=U-U1=(6-2)V=4V,通过的电流为I=U2/R2=4V/50Ω=0.08A (1分)
故此时R1的阻值为R1=U1/I=2V/0.08A=25Ω (1分)
无光照射时,R1两端电压为U1′=4V,此时R2两端电压为U2′=U-U1′=(6-4)V=2V,通过的电流为I′=U2′/R2=2V/50Ω=0.04A
故此时R1的阻值为R1′=U1′/I′=4V/0.04A=100Ω (1分)
此光敏电阻在一个周期(0.3s)内消耗的电能为
E0=E01+E02=I2R1t1+I′2R1′ t2=(0.08A)2×25Ω×0.2s+(0.04A)2×100Ω×0.1s=0.048J (1分)
故光敏电阻1min消耗的电能为E==9.6J (1分)