Question

1．在公园有一种测量瞬间打击力的游戏机，其原理示意图如图（a）所示，游人手戴拳击手套，击打可水平移动的A装置，A通过压杆与压力传感器接触，压力传感器的电阻值R会随所受压力大小发生变化，电压表的示数可反映出打击力的大小．已知电阻R₀=120Ω，压力传感器表面能承受的最大压力为4000N．压力传感器的电阻值随所受压力变化的图象如图（b）所示．若在某次游戏过程中，游人用2000N的力击中装置A，此时电压表的示数为l.5V．设电源电压恒定不变．
（1）如果压力传感器表面受到的压力增大，电压表的示数增大．（填“增大”“减小”或“不变”）
（2）当游人用2000N的力击中装置A时，通过电阻R₀的电流是多大？
（3）当装置A不受打击力作用时，电压表的示数是多少？

Answer 1

分析 由电路图可知．R与R₀串联，电压表测R₀两端的电压．
（1）由图（b）可知，压力传感器表面受到的压力增大时R阻值的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和电压表示数的变化；
（2）由图（b）可知，当游人用2000N的力击中装置A时电压表的示数为1.5V，根据欧姆定律求出通过电阻R₀的电流；
（3）由图（b）可知，当游人用2000N的力击中装置A时R的阻值，根据串联电路的特点和欧姆定律求出电源的电压；再由图（b）读出当装置A不受打击力作用时R的阻值，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电压表的示数．

解答 解：由电路图可知，R与R₀串联，电压表测R₀两端的电压．
（1）由图（b）可知，压力传感器表面受到的压力增大时，R的阻值减小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流增大，
由U=IR可知，R₀两端的电压增大，即电压表的示数增大；
（2）由图（b）可知，当游人用2000N的力击中装置A时，电压表的示数为1.5V，
则通过电阻R₀的电流：
I₀=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{1.5V}{120Ω}$=0.0125A=12.5mA；
（3）由图（b）可知，当游人用2000N的力击中装置A时，R=360Ω，
因串联电路中各处的电流相等，且总电阻等于各分电阻之和，
所以，电源的电压：
U=I₀（R₀+R）=0.0125A×（120Ω+360Ω）=6V，
由图b可知，当装置A不受打击力作用时，R′=600Ω，
此时电路中的电流：
I′=$\frac{U}{{R}_{0}+R′}$=$\frac{6V}{120Ω+600Ω}$=$\frac{1}{120}$A，
电压表的示数：
U₀′=I′R₀=$\frac{1}{120}$A×120Ω=1V．
答：（1）增大；
（2）当游人用2000N的力击中装置A时，通过电阻R₀的电流是12.5mA；
（3）当装置A不受打击力作用时，电压表的示数是1V．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是根据图（b）读出压力和对应压敏电阻的阻值．