Question

某玻璃厂要研发一款新型玻璃，要求每平方米能承受5×10⁵ N的撞击力。测试时，取一小块玻璃样品（质量可不计），平放在如图甲所示电路中的压力传感器上，闭合开关S，释放重物，经撞击后玻璃仍完好无损，电流表的示数随时间变化的图象如图乙所示（不考虑时刻之后的情况）。已知压力传感器的阻值R_N随压力F变化的图象如图丙所示；玻璃受到最大撞击力时与重物的接触面积= 1×10^-3 m²；电源电压U = 36 V，定值电阻= 20Ω。则：

（1）从重物开始下落到撞击玻璃样品前这段时间内，电阻两端的电压是多少？

（2）玻璃样品受到的最大撞击力多大？

（3）请通过计算说明该样品是否满足设计要求？

Answer 1

解：（1）由图乙知，撞击前，0.2 A …………………………………………

     由 …………………………………………………………………… 

     得电阻两端电压0.2 A×20 Ω=4 V ……………………

（2）由图乙知，当样品受到最大撞击力时，1.2 A ……………………

        此时电阻两端电压1.2 A×20 Ω=24 V

     此时压力传感器=10Ω ……………………

        由图丙知, 10Ω时，压力传感器受到的最大撞击力为600 N，即样品受到

     的最大撞击力600 N …………………………………………………

（3）设计要求玻璃能承受的压强 Pa …………

     样品受到的最大压强 Pa …………

     因为＞，故样品满足设计要求。……………………………………