Question

图甲所示是某工厂的水平传送带上产品运输及计数器的示意图．S为激光光源，能连续发射粗细忽略不计的激光束；R为光敏电阻，当有光照射时，其阻值较小，无激光照射时，其阻值较大．每当水平传送带上的产品和传送带一起匀速通过S与R之间时，射向光敏电阻的激光被产品挡住，通过电压表测出光敏电阻R两端电压随时间变化的规律如图乙所示．已知计数器的电源电压为3V，保护电阻R=200Ω．若水平传送带上的产品均是边长a=0.1m、质量m=2.5kg的实心正方体，求：
（1）产品的密度；
（2）产品对传送带的压强；
（3）传送带传输产品的速度；
（4）计数器工作1min，光敏电阻R在有激光照射时消耗的电能．

Answer

（1）已知正方体的边长，可以求出它的体积，由密度公式可以求出产品的密度．
（2）求出产品对水平传送的压力，然后由压强公式求出产品对传送带的压强．
（3）由图乙所示图象求出，产品的挡光时间，然后由速度公式求出传送带的速度．
（4）由串联电路特点求出由激光照射时保护电阻两端电压，由欧姆定律求出电路电流，
根据图象求出1min激光照射时间，然后由W=UIt求出光敏电阻在有激光照射时消耗的电能．
【解析】
（1）产品的密度ρ===2.5×103kg/m3；
（2）产品对水平传送带的压力F=mg=2.5kg×10N/kg=25N，
产品对传送带的压强p===2500Pa；
（3）由图乙所示图象可知，挡光时间t=0.2s，
传送带的速度v===0.5m/s；
（4）由激光照射时，光敏电阻电压UR=1V，
保护电阻电压UR0=U-UR=3V-1V=2V，
电路电流I===0.01A，
由图乙所示图象可知，1min内有激光照射的时间
t=×0.4s=40s，则1min内有激光照射时，
光敏电阻消耗的电能W=URIt=1V×0.01A×40s=0.4J；
答：（1）产品的密度为2.5×103kg/m3；
（2）产品对传送带的压强是2500Pa；
（3）传送带传输产品的速度是0.5m/s；
（4）计数器工作1min，光敏电阻R在有激光照射时消耗的电能为0.4J．