Question

7．如圖甲所示，在2015年某工廠要研發(fā)一種新型材料，要求對該材料的承受的撞擊力進行測試．在測試時將材料樣品（不計質(zhì)量）平放在壓力傳感器上，閉合開關s，由靜止自由釋放重物，經(jīng)撞擊后樣品材料仍完好無損．從重物開始下落到撞擊樣品的這個過程中，電流表的示數(shù)I隨時間t變化的圖象如圖乙所示，壓力傳感器的電阻R隨壓力F變化的圖象如圖丙所示．電源的電壓=24V，定值電阻R₀=10Ω．求：
（1）在重物下落的過程中，壓力傳感器的電阻是多少？
（2）在撞擊過程中，樣品受到的最大撞擊力是多少？

Answer 1

分析 （1）由圖丙所示圖象求出重物下落過程電路電流，然后應用歐姆定律求出壓力傳感器的電阻．
（2）由圖象求出最大電流，然后求出壓力傳感器電阻，再由圖丙求出撞擊力．

解答 解：（1）由圖乙可知，在重物沒有撞擊傳感器的過程中，
電路中的電流I=0.2A，
根據(jù)歐姆定律：I=$\frac{U}{R}$可知，
定值電阻R₀兩端的電壓：U₀=IR₀=0.2A×10Ω=2V，
壓力傳感器兩端的電壓為：U_N=U-U₀=24V-2V=22V，
根據(jù)歐姆定律：I=$\frac{U}{R}$可知，
壓力傳感器的電阻：R_N=$\frac{{U}_{N}}{I}$=$\frac{22V}{0.2A}$=110Ω；
（2）由圖丙可知，撞擊力最大時，電阻最小，電流最大，
又由圖乙可知，最大的電流為I_m=1.2A，
根據(jù)歐姆定律：I=$\frac{U}{R}$可知，
電源電壓：U=I_m（R₀+R），
壓力傳感器的電阻：R=$\frac{U}{{I}_{m}}$-R₀=$\frac{24V}{1.2A}$-10Ω=10Ω，
由圖丙可知，此時受到撞擊力：F=600N；
答：（1）在重物下落的過程中，壓力傳感器的電阻是110Ω．
（2）在撞擊過程中，樣品受到的最大撞擊力是600N．

點評 本題是一道信息給予題，由圖示圖象求出電流、力與電阻的對應關系是正確解題的前提與關鍵，應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律即可正確解題．