Question

如图（a）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，示波器显示的电压随时间变化的图象如图（b）所示．已知计数器电路的电源电压恒为6伏，保护电阻R2的阻值为20欧，则光敏电阻在有光照和光被挡住两种状态下的电阻值之比为    ；光敏电阻在 1 小时内消耗的电能为    焦．

Answer 1

【答案】分析：（1）无论是否有光照，R₁与R₂串联；由图象知R₁两端的电压，根据串联电路电压的特点求出R₂的电压；又已知R₂的阻值，根据欧姆定律，并结合串联电路电流的特点即可求出R₁在两种状态下的电阻，则电阻之比即可求出．
（2）由图象可知：每经过0.6s，就有一个产品通过计数装置，其中0.4s有光照射，0.2s无关照射，分别求出两种情况下光敏电阻消耗的电能，再计算出1h内消耗的电能．
解答：解：（1）由题知，R₁与R₂串联接在6V电源上，从图象上可知：
①有光照射时，R₁两端的电压：U₁=3V，U₂=U-U₁=6V-3V=3V；
则I===0.15A，
∴R₁===20Ω；
②无光照射时，R₁两端的电压：U₁′=4V，U₂′=U-U₁′=6V-4V=2V；
则I′===0.1A，
∴R₁′===40Ω；
故R₁：R₁′=20Ω：40Ω=1：2．
（2）由示波器显示的电压随时间变化的图象可知，有光照时与无光照时的时间比为2：1，即工作1小时，有光照时的时间t=40min=2400s；无光照时的时间t′=20min=1200s；
∵I=0.15A，I′=0.1A
∴W=W+W′=UIt+UI′t′=3V×0.15A×2400s+4V×0.1A×1200s=1560J
故答案为：1：2；1560．
点评：本题关键在于根据题意和示波器显示的电压随时间变化的图象以及串联电路的分压关系，找出光敏电阻的分压值．