《2025年名师金典八年级科学上册浙教版》

28. 在课外活动中,同学们设计了一种物品自动筛选器,可将质量小于一定标准的物品自动剔除。其原理如图1所示:放在水平轻质传送带上的物品,经过装有压敏电阻R的检测区时,使R的阻值发生变化,其阻值随压力F变化的关系如图2所示。已知电源电压为12V,$R_0$是阻值为20Ω的定值电阻,当电路中电压表示数小于2.4V时,机械装置启动,将质量不达标的物品推出传送带,实现自动筛选功能。g取10N/kg,试问:

(1)由图2可知,压敏电阻的阻值随压力的增大而______。
(2)当质量为3千克的物品经过传送带的压力检测区时,电压表示数是多少?
(3)电路中的电池使用一段时间后,电源电压会降低,能通过检测区物品的最小质量将______(填“增大”或“减小”),请解释说明。

答案：
(1)减小
(2)物品的质量为3kg时，压敏电阻受到的压力F = G = mg = 3kg×10N/kg = 30N。由图乙可知，对应的压敏电阻的阻值R = 40Ω，此时电路中的电流I = $\frac{U}{R + R₀}$ = $\frac{12V}{40Ω + 20Ω}$ = 0.2A，则电压表示数U = IR₀ = 0.2A×20Ω = 4V。
(3)增大　如果其他条件都不变，电源电压降低，会使压力相同时电压表的示数变低，要使电压表的示数仍等于2.4V，电阻R对应的阻值会比原来小，由图乙可知其所受压力将增大，由F = G = mg可知，能通过检测区的物品的最小质量将增大。