Question

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），光线与传送带垂直，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0.6kg的均匀正方体产品时，R₁两端电压随时间变化的图象如图（乙）所示．
求：（1）光被产品挡住时，R₁两段电压较高还是较低？
（2）产品对传送带的压强多大．（g取10N/㎏）
（3）传动带的运动速度是多大？
（4）已知计数器电路的电压为电源电压恒为6伏，保护电阻R₂的阻值为40欧．求无光照射时光敏电阻的阻值．

Answer

（1）由甲图可知，两电阻串联，根据题意可知光被产品挡住时光敏电阻阻值的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和定值电阻两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知R1两端电压的变化；
（2）产品对传送带的压力和自身的重力相等，根据G=mg求出其大小，然后根据正方体的面积公式求出受力面积，最后根据p=求出压强的大小；
（3）由乙图可知，一个产品经过激光的时间，运动的距离为一个产品的边长，根据v=求出产品经过的速度即为传动带的运动速度；
（4）由（1）的分析结合图乙可知，无光照射时光敏电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点求出保护电阻两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，进一步根据欧姆定律求出无光照射时光敏电阻的阻值．
【解析】
（1）由甲图可知：R1、R2串联，
由光敏电阻无光照射时阻值较大可知，当光被产品挡住时，R1的阻值变大，电路的总电阻变大；
根据I=可知，电路中的电流变小；
根据U=IR可知，R2两端的电压变小；
根据串联电路总电压等于各分电压之和可知，R1两端的电压变大，即R1两端的电压较高．
（2）产品对传送带的压力：
F=mg=0.6kg×10N/kg=6N，
受力面积：
s=L2=（0.1m）2=0.01m2，
产品对传送带的压强：
p===600Pa．
（3）由图乙可知，一个产品经过激光的时间是0.2s，
一个产品经过激光的速度：
v===0.5m/s，
∵水平传送带匀速前进，
∴传动带的运动速度为0.5m/s．
（4）由（1）和图乙可知，无光照时U1=4V，则
U2=U-U1=6V-4V=2V，
电路中的电流：
I===0.05A，
光敏电阻的阻值：
R1===80Ω．
答：（1）光被产品挡住时，R1两端的电压较高；
（2）产品对传送带的压强为600Pa；
（3）传动带的运动速度是0.5m/s；
（4）无光照射时光敏电阻的阻值为80Ω．