题目内容
【题目】某科技小组设计了一个跳绳计数器,如图甲、乙电路所示.己知电源电压U1=12V,U2=6V,电阻箱R2调到1kΩ, R3是个标有"6V 3W"的自动计数器,R1是一种光敏元件.当绳子挡住了射向R1的红外线时,R1的电阻会变大,信号触发器两端电压UAB=U0时就使乙图电路中S2闭合,使自动计数器计数一次.图内是对某位同学的跳绳项目进行测试后,信号触发器记录的某一时段AB间的电压随时间变化的图像。
(1)自动计数器正常工作时的电流_________;
(2)如丙图,该同学跳绳一分钟,自动计数器消耗的电能______.(设该同学测试过程中每次跳绳的时间相等,中间没停顿);
(3)绳子挡住了射向R1的红外线,信号触发器接通受控电路时,U0和R1的电阻的值为多少 ____:
(4)由于整个装置工作时间较长, 导致U1的电压逐渐减小,现场又没有适合 U1的电源更换,为了能使计数器正常工作,可以对甲图电路做的调节是__________。
【答案】0.5A 18J 2V;5kΩ 适当将电阻箱R2的阻值调大(或者适当将信号触发器的触发电压调低)
【解析】
(1) [1]R3是个标有"6V 3W"的自动计数器,正常工作时的电流为
;
(2)[2]由甲图电路知,R1与R2串联,AB间电压为R2两端的电压;由题知,当射向R1的激光被挡时,R1阻值变大,根据串联电路的分压原理知,R1分得电压增大,R2分得电压减小,由图像丙知,此时U2=UAB=2V,因为R1的电阻变大,自动计数器会计数一次,即AB间电压为2V计数一次;跳绳一次需要0.4s,跳绳一分钟,也就是60s,可以跳150次,每次计时时间为0.4s-0.36s=0.04s,计时器工作时间是,该同学跳绳一分钟,自动计数器消耗的电能
;
(3)[3]绳子挡住了射向R1的红外线,信号触发器两端电压UAB=U0时就使乙图电路中S2闭合,使自动计数器计数一次;由(2)可知,U2=UAB=U0=2V时计数;
[4]由串联电路的分压原理有:
,
即:
,
所以:R1=5 kΩ;
(4)由于整个装置工作时间较长, 导致U1的电压逐渐减小,现场又没有适合U1的电源更换,我们可以适当将电阻箱R2的阻值调大或者适当将信号触发器的触发电压调低,就能使计数器正常工作。