某水果的自动筛选装置

① 某水果自动筛选装置如图1所示，它能将质量小于一定标准的水果目动剔除．其原理（图2）如下：R为压敏电阻

（1）由图可知，当检测点上没有水果时，R=100Ω，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴根据欧姆定律可得，此时电路中的电流：
I=

U

R+R0

=

15V

100Ω+20Ω

=0.125A；
（2）当U₀=3V时，电路中的电流：
I₁=I₀=

U0

R0

=

3V

20Ω

=0.15A，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴压敏电阻两端的电压：
U₁=U-U₀=15V-3V=12V，
压敏电阻的阻值：
R=

U1

I1

=

12V

0.15A

=80Ω，
查图表得F=G=0.5N，
（3）G_水果=F=mg=0.25kg×10N/kg=2.5N，由图3得出对应压敏电阻的阻值为40Ω，
已知机械装置启动，电路中的电流：I₁=0.15A，
则R两端的电压U′=I₁R=0.15A×40Ω=6V，
AB之间的电压U_AB=15V-6V=9V，
则AB阻值R_AB=

UAB

I1

=

9V

0.15A

=60Ω，即AB之间应该换用阻值为60Ω的定值电阻R₀；
（4）将R₀改为可调电阻，如滑动变阻器、电阻箱，也可将变阻器与电流表串联连入电路，方便调节时观测．
答：（1）当检测点上没有水果时，电路中的电流是0.125A；
（2）当机械装置启动时，水果对压敏电阻的压力小于0.5N时，水果将被推出传送带；
（3）AB之间应该换用阻值为60Ω的定值电阻R₀；
（4）将R₀改为可调电阻，如滑动变阻器、电阻箱，也可将变阻器与电流表串联连入电路，方便调节时观测．

② 武进焦溪蜜梨皮薄、肉白、汁水多、个儿大．由于蜜梨皮特别薄，因此筛选时要特别小心．为提高筛选效率，小

（1）根据题意，当通过电磁继电器的电流I≥0.15A时，衔铁吸下，电动机正常工作，机械装置启动，将质量达标的蜜梨推出传送带，否则电动机不能工作，所以电路连接如下图：
1N10N/kg=0.1kg=100g；
（4）如果所选蜜梨的质量要在250g以上时，压敏电阻受到的最小压力：
F′=G′=m′g=250×10^-3kg×10N/kg=2.5N，
由图乙可知，对应的压敏电阻阻值最大R_x′=40Ω，
改进方法有：
①减小电源电压，使电源电压U′=I（R₀+R+R_x）=0.15A×（15Ω+5Ω+40Ω）=9V；
②增大定值电阻的阻值，此时定值电阻的阻值R₀′=R_总-R_x′-R=80Ω-40Ω-5Ω=35Ω．
答：（1）电路的连接如上图所示；
（2）当检测点上没有水果时，电路中的电流是0.1A；
（3）被推出传送带蜜梨的最小质量是100g；
（4）改进方法有：
①减小电源电压，使电源电压为9V；
②增大的总电阻的阻值达到35Ω．

③ 如图甲是水果自动筛选装置，它能将质量小于一定标准的水果自动剔除，其原理如下：传送带上的水果经过检测

（1）若检测点上没有水果，监测点受到的压力为零，由图乙知，此时压敏电阻R₁=100Ω，
将滑片P调到a点时，变阻器接入电路中的阻值为0，R₁单独接入电路，
此时电路中的电流为I₁=

U

R1

=

14V

100Ω

=0.14A；
（2）将滑片P调到b点时，变阻器接入电路的阻值最大：R₂=20Ω，检测点上没有水果，压敏电阻仍为R₁=100Ω，R₁和R₂串联接入电路，
电路中的总电阻R_总=R₁+R₂=100Ω+20Ω=120Ω，
电路中的电流I=

U

R总

=

14V

120Ω

=

7

60

A，
机器运转时间t=1min=60s，该电路消耗的电能W=Pt=UIt=14V×

7

60

A×60s=98J；
（3）∵传送带水平，
∴0.4kg的水果经过检测点时，压敏电阻受到的压力F=G=mg=0.4kg×10N/kg=4N，由乙可知F=4N时，此时压敏电阻R_压=20Ω，
若水果的质量小于0.4kg，则水果对压敏电阻的压力变小，由乙图可知，压敏电阻的电阻随之变大，电路中总电阻变大，电源电压不变，由I=

U

R

可知，电路中电流变小，滑动变阻器接入电路的阻值不变，由U=IR可知，滑动变阻器两端电压变小，并联在滑动变阻器两端的电压表示数变小，由题意可知，此时电压表示数小于4V，机械装置启动，则0.4kg的水果经过检测点时，电压表的示数应该为4V，
则与滑动变阻器串联的压敏电阻的两端电压U_压=U-U_变=14V-4V=10V，
电路中的电流I'=

U压

R压

=

10V

20Ω

=0.5A，
变阻器的阻值R_变=

U

I′

=

4V

0.5A

=8Ω．
答：（1）将滑片P调到a点时，若检测点上没有水果，电路中的电流是0.14A；
（2）将滑片P调到b点时，若检测点上没有水果，机器运转1min，该电路消耗的电能为=98J；
（3）要使该装置剔除质量小于0.4kg的水果，应将变阻器的阻值调到8Ω．