题目内容

1．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1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2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，机械装罝启动，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，物品不受（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20Ω．
（3）该装置能够剔除物品的最小质量是1 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增大（选填“增大”或“减小“）．

分析 （1）根据摩擦力产生的条件进行分析；
（2）根据图象可知不放物品时电阻R的阻值，根据串联电路的电压特点求出R两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出R0的阻值；
（3）根据串联电路的电压特点求出电压表示数为2.4V时压敏电阻R两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出压敏电阻的阻值，根据图2可知压力的大小，根据水平面上物体的压力和自身的重力相等以及G=mg求出该装置能够剔除物品的最小质量；
（4）电源电压越小，在其它相同情况下，电路中电流会偏小，R0两端电压会偏小，所以要使R0两端的电压不变，应使R的阻值更小，根据图象分析压力大小，得出质量大小．

解答 解：（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）由图2可知，当检测区没有物品时，R=100Ω，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R两端的电压：
UR=U-U0=12V-2V=10V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，即$\frac{10V}{100Ω}$=$\frac{2V}{{R}_{0}}$，
解得：R0=20Ω；
（3）当电压表示数U0′=2.4V时，压敏电阻R两端的电压：
UR′=U-U0′=12V-2.4V=9.6V，
此时电路中的电流：
I′=$\frac{{U}_{0}′}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{R}′}{R′}$，即$\frac{2.4V}{20Ω}$=$\frac{9.6V}{R′}$，
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=$\frac{G}{g}$=$\frac{F}{g}$=$\frac{10N}{10N/kg}$=1kg；
（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，物体的质量更大．
故答案为：（1）不受；（2）20；（3）1；（4）增大．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是能够从图象中得出相关的信息．

练习册系列答案
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（1）该传感器的电阻R0为20Ω．
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检测次数电流表示数/A电压表示数/V
第1次0.204.10
第2次0.302.15
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12．家庭电路的用用电高峰时段，电压由220V降到198V，一盏“220V 100W”电灯的额定电流是0.45A，灯丝电阻是484Ω （灯丝电阻的变化不计），实际功率是81W．
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竖直向上．（选填“竖直向上”、“竖直向下“或“不确定”）
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