Question

【题目】如图甲所示，在2015年某工厂要研发一种新型材料，要求对该材料的承受的撞击力进行测试．在测试时将材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关s，由静止自由释放重物，经撞击后样品材料仍完好无损．从重物开始下落到撞击样品的这个过程中，电流表的示数I随时间t变化的图象如图乙所示，压力传感器的电阻R随压力F变化的图象如图丙所示．电源的电压=24V，定值电阻R0=10Ω．求：

（1）在重物下落的过程中，压力传感器的电阻是多少？
（2）在撞击过程中，样品受到的最大撞击力是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：由图乙可知，在重物没有撞击传感器的过程中，

电路中的电流I=0.2A，

根据欧姆定律：I= 可知，

定值电阻R0两端的电压：U0=IR0=0.2A×10Ω=2V，

压力传感器两端的电压为：UN=U﹣U0=24V﹣2V=22V，

根据欧姆定律：I= 可知，

压力传感器的电阻：RN= = =110Ω

答：在重物下落的过程中，压力传感器的电阻是110Ω．

（2）解：由图丙可知，撞击力最大时，电阻最小，电流最大，

又由图乙可知，最大的电流为Im=1.2A，

根据欧姆定律：I= 可知，

电源电压：U=Im（R0+R），

压力传感器的电阻：R= ﹣R0= ﹣10Ω=10Ω，

由图丙可知，此时受到撞击力：F=600N；

答：在撞击过程中，样品受到的最大撞击力是600N．

【解析】（1）由图象乙知，R随压力F增大而减小，由图丙知重物没有撞击传感器时电路中电流，根据串联电路特点和欧姆定律计算此时压力传感器的电阻；
（2）由图丙知，撞击力最大时，电阻最小，电流最大，由此根据串联电路特点和欧姆定律计算此时压力传感器的电阻，再由图丙读出样品受到的最大撞击力.