Question

某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了一種預(yù)防校園踩踏事故的壓力傳感報(bào)警裝置，當(dāng)停留在樓梯彎道處的人流對(duì)地面的壓力達(dá)到一定值時(shí)，電阻式報(bào)警器R₀即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒學(xué)生要注意安全，其工作電路如圖（甲）所示．在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)獲得的相關(guān)信息如下：電源電壓保持4.5V不變，報(bào)警器R₀的阻值恒為10Ω，壓敏電阻R_x隨所受壓力F的變化圖象如圖（乙）所示，當(dāng)電流表示數(shù)為0.3A時(shí)，報(bào)警器R₀開(kāi)始發(fā)出報(bào)警信號(hào)，求此時(shí)：
（1）報(bào)警器R₀的實(shí)際功率；
（2）壓敏電阻R_x的阻值；
（3）壓敏電阻受到的壓力F．

Answer 1

分析：（1）報(bào)警器R₀與壓敏電阻R_x串聯(lián)，電路電流相等，根據(jù)公式P=I²R可求報(bào)警器R₀的實(shí)際功率．
（2）根據(jù)公式U=IR可求報(bào)警器R₀兩端的電壓，進(jìn)一步求出壓敏電阻Rx兩端的電壓，根據(jù)公式R=

U

I

可求壓敏電阻R_x的阻值．
（3）根據(jù)求出的壓敏電阻R_x的阻值，對(duì)應(yīng)圖象找到相應(yīng)的壓力．

解答：解：（1）報(bào)警器R₀的實(shí)際功率P=I²R₀=（0.3A）²×10Ω=0.9W．
答：報(bào)警器R₀的實(shí)際功率為0.9W．
（2）報(bào)警器R₀兩端的電壓U₀=IR₀=0.3A×10Ω=3V，壓敏電阻Rx兩端的電壓U_x=U-U₀=4.5V-3V=1.5V，
所以壓敏電阻R_x的阻值R_x=

Ux

I

=

1.5V

0.3A

=5Ω．
答：壓敏電阻R_x的阻值為5Ω．
（3）對(duì)照?qǐng)D象可知，當(dāng)壓敏電阻R_x的阻值為5Ω時(shí)，壓敏電阻受到的壓力為10N．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電功率、電壓、電阻等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，重點(diǎn)知道串聯(lián)電路電流和電壓的規(guī)律，還要學(xué)會(huì)正確分析圖象．