题目

题型：不详难度：来源：

光敏电阻的特点是有光照射它时阻值变小．如图（a）所示是某生产流水线上的工件箱输送及计数装置示意图．其中，远红外激光源S射出的激光束通过水平传送带上方照射到光敏电阻R上；每当工件箱随传送带一起向右匀速通过S与R之间时，射向光敏电阻的光线垂直照射到工件箱的表面而被挡住，电压表的示数随时间变化的图象如图（b）所示．产品工件箱可看作边长为10cm、质量为1.2kg的均匀正方体．
（1）工件箱对水平传送带的压强为______Pa．
（2）水平传送带始终保持匀速传动，传送带的速度为______m/s，工件箱能随传送带一起向右匀速运动，是因为工件包装箱与传送带之间______（填“有”或“无”）摩擦．
（3）如果电源电压U=6V保持不变，定值保护电阻R₀=20Ω，求整个电路在10min内消耗的电能．

答案

（1）工件对传送带的压力F=G=mg=1.2kg×10N/kg=12N，
工件对传送带的压强p=

F

S

=

12N

(0.1m)2

=1200Pa；
（2）由图乙所示图象可知，产品挡光时间：
t=0.6s-0.4s=0.2s，
正方形产品随传送带运动的速度：
v=

s

t

=

0.1m

0.2s

=0.5m/s；
在水平方向上，工件相对于传送带没有发生相对运动，也没有相对运动趋势，所以，不受摩擦力的作用，
（3）由图可知，0-0.4s内，R₀的电压U₁=6V-3V=3V，
I₁=

U1

R0

=

3V

20Ω

=0.15A，
W₁=UI₁t₁=6V×0.15A×0.4S=0.36J或（W₁=UI₁t₁=6V×0.15A×400S=360J），
由图可知，0.4s-0.6s内，R₀的电压U₂=6V-4V=2V
I₂=

U2

R0

=

2V

20Ω

=0.1A，
W₂=UI₂t₂=6V×0.1A×0.2S=0.12J或（W₂=UI₂t₂=6V×0.1A×200S×10=120J）
W=（W₁+W₂）×

600s

0.6s

=（0.36J+0.12J）×1000=480J或（W=（W₁+W₂）=360J+120J=480J．
故答案为：（1）1200；（2）0.5；无；（3）整个电路在10min内消耗的电能为480J．