某水果自動篩選裝置

㈠ 某水果自動篩選裝置如圖1所示，它能將質量小於一定標準的水果目動剔除．其原理（圖2）如下：R為壓敏電阻

（1）由圖可知，當檢測點上沒有水果時，R=100Ω，
∵串聯電路中總電阻等於各分電阻之和，
∴根據歐姆定律可得，此時電路中的電流：
I=

U

R+R0

=

15V

100Ω+20Ω

=0.125A；
（2）當U₀=3V時，電路中的電流：
I₁=I₀=

U0

R0

=

3V

20Ω

=0.15A，
∵串聯電路中總電壓等於各分電壓之和，
∴壓敏電阻兩端的電壓：
U₁=U-U₀=15V-3V=12V，
壓敏電阻的阻值：
R=

U1

I1

=

12V

0.15A

=80Ω，
查圖表得F=G=0.5N，
（3）G_水果=F=mg=0.25kg×10N/kg=2.5N，由圖3得出對應壓敏電阻的阻值為40Ω，
已知機械裝置啟動，電路中的電流：I₁=0.15A，
則R兩端的電壓U′=I₁R=0.15A×40Ω=6V，
AB之間的電壓U_AB=15V-6V=9V，
則AB阻值R_AB=

UAB

I1

=

9V

0.15A

=60Ω，即AB之間應該換用阻值為60Ω的定值電阻R₀；
（4）將R₀改為可調電阻，如滑動變阻器、電阻箱，也可將變阻器與電流表串聯連入電路，方便調節時觀測．
答：（1）當檢測點上沒有水果時，電路中的電流是0.125A；
（2）當機械裝置啟動時，水果對壓敏電阻的壓力小於0.5N時，水果將被推出傳送帶；
（3）AB之間應該換用阻值為60Ω的定值電阻R₀；
（4）將R₀改為可調電阻，如滑動變阻器、電阻箱，也可將變阻器與電流表串聯連入電路，方便調節時觀測．

㈡ （2013南安市質檢）某水果自動篩選裝置（如圖1所示），它能將質量小於一定標準的水果自動剔除．其原理如

（1）由圖2可知，當檢測點上沒有水果時，R₁=100Ω，
∵串聯電路中總電阻等於各分電阻之和，
∴根據歐姆定律可得，此時電路中的電流：
I_總=

U

R+R0

=

12V

100Ω+20Ω

=0.1A；
（2）將R₀改為可調電阻，如滑動變阻器、電阻箱，也可將變阻器與電流表串聯連入電路，方便調節時觀測；
（3）設壓敏電阻R的功率最大時電流為I，
∵串聯電路中總電壓等於各分電壓之和，
∴壓敏電阻R兩端的電壓：
U_R=U-U₀=U-IR₀=12-20I，
壓敏電阻R的功率：
P_R=U_RI=（12-20I）I=-20（I-0.3）²+1.8，
∴當I=0.3A時，P_最大=1.8W，
此時壓敏電阻R的阻值：
R′=

PR

I2

=

1.8W

(0.3A)2

=20Ω，
由圖知R=20Ω時，F=5N，
∵G=F=5N，
∴水果質量：
m=

G

g

=

5N

10N/kg

=0.5kg．
答：（1）當檢測點上沒有水果時，電路中的電流是0.1A；
（2）將R₀改為可調電阻，如滑動變阻器、電阻箱，也可將變阻器與電流表串聯連入電路，方便調節時觀測；
（3）當壓力改變時，壓敏電阻R的最大功率是1.8W，此時在檢測點上的水果質量是0.5kg．

㈢ 某水果自動篩選裝置（如圖所示），它能將質量小於一定標準的水果自動剔除．其原理如下：傳送帶上的水果經

（1）①質量小於250g的蘋果時，壓力F=G=mg=0.25kg×10N/kg=2.5N，
由圖3可知，R=40Ω，
當閉合s₁，斷開s₂時，R與R_AB串聯，
由題意可知U_AB=3V，
根據串聯電路的電壓等於各分電壓之和可得：
U_R=U-U_AB=9V-3V=6V，
∵I_AB=I_R=

UR

R

=

6V

40Ω

=0.15A，
∴由I=

U

R

得：R_AB=

UAB

IAB

=

3V

0.15A

=20Ω；
∵R₀=20Ω，
∴說明此時AB之間只有R₀連入；
②當質量小於100g的蘋果被剔除時，壓力為F′=G′=m′g=0.1kg×10N/kg=1N，
由圖3可知，R′=60Ω，
∵I_AB′=I_R′=

UR

R′

=

6V

60Ω

=0.1A，
∴由I=

U

R

得：R_AB′=

UAB

IAB′

=

3V

0.1A

=30Ω；
∵R₀=20Ω，
∴說明此時AB之間R₀與R₁串聯連入；
則R₁=R_AB′-R₀=30Ω-20Ω=10Ω．
（2）由上分析可知：當閉合s₁，斷開s₂時，只有R₀連入；當閉合s₁，斷開s₂時，R₀與R₁串聯連入；
如圖：
3.5N10N/kg=0.35kg=350g．
（4）將R₀改為可調電阻，如滑動變阻器、電阻箱，也可將變阻器與電流表串聯連入電路，方便調節時觀測．
答：（1）R₁的阻值為10Ω；
（2）電路圖如上圖；
（3）當閉合s₁，斷開s₂時，該電路消耗的總電功率為1.62w，此時在檢測點上的水果質量是350g；
（4）將R₀改為可調電阻，如滑動變阻器、電阻箱，也可將變阻器與電流表串聯連入電路，方便調節時觀測．