题目内容
【题目】在课外活动中,同学们设计了一种物品自动筛选器,可将质量小于一定标准的物品自动剔除,其原理如图甲所示:放在水平轻质传送带上的物品,经过装有压敏电阻R的检测区时,使R的阻值发生变化,其阻值随压力变化的关系如图乙所示。已知电源电压为12V,R0为定值电阻,当电路中电压表示数小于2.4V时,机械装置启动,将质量不达标的物品推出传送带,实现自动筛选功能。g取10N/kg。试问:
(1)当物品随传送带匀速运动时,物品_____(选填“受”或“不受”)摩擦力;
(2)当检测区上没有物品时,电压表的示数为2V,R0的阻值为_____Ω;
(3)该装置能够剔除物品的最小质量是_____kg;
(4)电路中的电池使用一段时间后,电源电压会降低,能通过检测区物品的最小质量将_____(选填“增大”或“减小”)。
【答案】不受 20 1 增大
【解析】
(1)[1]当物品随传送带匀速运动时,物体与传送带之间没有相对运动的趋势,所以物品不受摩擦力作用。
(2)[2]当检测区没有物品时,压力为0,由图可知,R=100Ω,R两端的电压
UR=UU0=12V2V=10V
电路中的电流
I== =0.1A
根据串联电路电流的规律和欧姆定律的变形公式,R0的阻值
R0===20Ω
R0的阻值为20Ω。
(3)[3]当电压表示数U0′=2.4V时,由串联电路电压的规律,压敏电阻R两端的电压
UR′=U U0′=12V2.4V=9.6V
由串联电路电流的规律和欧姆定律有
I′= =
即
=
解得:R′=80Ω,由图2可知,压敏电阻受到的压力F=10N,因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,由G=mg可得,该装置能够剔除物品的最小质量
m====1kg
该装置能够剔除物品的最小质量是1kg。
(4)[4]电源电压降低,会使电压表的示数变低,根据题目对电压表的示数要求,要使电压表的示数仍等于2.4V,电阻R对应的阻值会比原来更小,则所受压力更大,物体的质量增大。