Question

17．動車快速、安全、舒適，廣受出行乘客的喜歡，動車采用多種新材料、新工藝．

（1）如圖甲，前擋風玻璃傾斜度較大，其目的是減小阻力．
（2）高速行駛時，為了防止外力破壞擋風玻璃造成危險，設計了擋風玻璃由兩層鋼化玻璃中間夾一層PVB膠片制成的結構，這種結構的好處是外力使玻璃破碎時，碎片仍然粘在膠片上．
（3）為檢驗玻璃是否達到每m²面積能承受5×10⁵N撞擊力的要求，科研小組設計了如圖乙電路．測試時，將樣品平放在壓力傳感器上，閉合開關S，釋放重物撞擊，樣品完好無損．壓力傳感器R_N阻值隨壓力F變化圖象如圖丙，撞擊力最大時玻璃與重物的接觸面積為1×10^-3m²，電源電壓為27V，定值電阻R₀=20Ω．（樣品質量不計）
①由圖丙可知，壓力傳感器的阻值隨壓力增大而減�。�
②測試時，圖丁電流表示數隨時間的變化圖象是C．

③電流最大時為0.9A，則每m²面積最大撞擊力為6×10⁵N，這種玻璃是合格品．（選填“是”或“不是”）

Answer 1

分析 （1）當動車高速行駛時，風阻是相當大的一種阻力；
（2）動車高速行駛時，玻璃如損壞飛出會形成重大安全隱患；
（3）分析圖丙中橫軸和縱軸表示的對象，根據曲線變化判斷；
（4）分析乙圖的連接方式，根據歐姆定律判斷電路中電流隨電阻的變化而變化情況，在樣品沒有受到撞擊前，壓力傳感器受到的壓力不變，電阻不變，電路中的電流不變，隨著下落的時間推移，當重物把傳感器壓至最低點是產生的壓力最大，根據圖丙分析電阻變化，據此解題．

解答 解：（1）是因為動車的整個車身設計采用的是空氣動力學原理，前擋風玻璃是有一定的傾斜角度，這樣可以減輕空氣的阻力；
（2）這種玻璃受外力損壞時，玻璃碎片仍然粘在膠片上，而不會飛出給車上乘員造成二次傷害．
（3）①如圖丙所示，當壓力增大時，傳感器的電阻值會變�。�
②由圖丙可知，當重物對傳感器產生的壓力在0-200N時，傳感器的電阻不變，根據I=$\frac{U}{R}$可知，此過程中電流表的示數不改變，當傳感器受到的壓力大于200N時，其阻值會逐漸減小，當被壓至最低點是產生的壓力最大，此時電路中的電阻最小，電流表的示數為最大，當壓力傳感器從最低點向上彈起時，其所受的壓力會逐漸變小，電阻變大，電路中的電流也會變小．因此可知C圖象符合題意；
③電流最大為I_大=0.9A，電路中的總電阻：R_串=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{27V}{0.9A}$=30Ω，
壓力傳感器R_N阻值：R_N=R_串-R₀=30Ω-20Ω=10Ω，
由圖丙可知，壓力傳感器受到的壓力為600N
每m²面積最大撞擊力：F=$\frac{600N}{1×1{0}^{-3}}$=6×10⁵N＞5×10⁵N．因此符合要求．
故答案為：（1）減小阻力；（2）外力使玻璃破碎時，碎片仍然粘在膠片上；（3）①減��；②C；③6×10⁵；是．

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、歐姆定律和焦耳定律即可正確解題．