Question

1．在公園有一種測(cè)量瞬間打擊力的游戲機(jī)，其原理示意圖如圖（a）所示，游人手戴拳擊手套，擊打可水平移動(dòng)的A裝置，A通過(guò)壓桿與壓力傳感器接觸，壓力傳感器的電阻值R會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化，電壓表的示數(shù)可反映出打擊力的大小．已知電阻R₀=120Ω，壓力傳感器表面能承受的最大壓力為4000N．壓力傳感器的電阻值隨所受壓力變化的圖象如圖（b）所示．若在某次游戲過(guò)程中，游人用2000N的力擊中裝置A，此時(shí)電壓表的示數(shù)為l.5V．設(shè)電源電壓恒定不變．
（1）如果壓力傳感器表面受到的壓力增大，電壓表的示數(shù)增大．（填“增大”“減小”或“不變”）
（2）當(dāng)游人用2000N的力擊中裝置A時(shí)，通過(guò)電阻R₀的電流是多大？
（3）當(dāng)裝置A不受打擊力作用時(shí)，電壓表的示數(shù)是多少？

Answer 1

分析 由電路圖可知．R與R₀串聯(lián)，電壓表測(cè)R₀兩端的電壓．
（1）由圖（b）可知，壓力傳感器表面受到的壓力增大時(shí)R阻值的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和電壓表示數(shù)的變化；
（2）由圖（b）可知，當(dāng)游人用2000N的力擊中裝置A時(shí)電壓表的示數(shù)為1.5V，根據(jù)歐姆定律求出通過(guò)電阻R₀的電流；
（3）由圖（b）可知，當(dāng)游人用2000N的力擊中裝置A時(shí)R的阻值，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求出電源的電壓；再由圖（b）讀出當(dāng)裝置A不受打擊力作用時(shí)R的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)．

解答 解：由電路圖可知，R與R₀串聯(lián)，電壓表測(cè)R₀兩端的電壓．
（1）由圖（b）可知，壓力傳感器表面受到的壓力增大時(shí)，R的阻值減小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流增大，
由U=IR可知，R₀兩端的電壓增大，即電壓表的示數(shù)增大；
（2）由圖（b）可知，當(dāng)游人用2000N的力擊中裝置A時(shí)，電壓表的示數(shù)為1.5V，
則通過(guò)電阻R₀的電流：
I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{1.5V}{120Ω}$=0.0125A=12.5mA；
（3）由圖（b）可知，當(dāng)游人用2000N的力擊中裝置A時(shí)，R=360Ω，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且總電阻等于各分電阻之和，
所以，電源的電壓：
U=I₀（R₀+R）=0.0125A×（120Ω+360Ω）=6V，
由圖b可知，當(dāng)裝置A不受打擊力作用時(shí)，R′=600Ω，
此時(shí)電路中的電流：
I′=$\frac{U}{{R}_{0}+R′}$=$\frac{6V}{120Ω+600Ω}$=$\frac{1}{120}$A，
電壓表的示數(shù)：
U₀′=I′R₀=$\frac{1}{120}$A×120Ω=1V．
答：（1）增大；
（2）當(dāng)游人用2000N的力擊中裝置A時(shí)，通過(guò)電阻R₀的電流是12.5mA；
（3）當(dāng)裝置A不受打擊力作用時(shí)，電壓表的示數(shù)是1V．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖（b）讀出壓力和對(duì)應(yīng)壓敏電阻的阻值．