题目内容

17.动车快速、安全、舒适,广受出行乘客的喜欢,动车采用多种新材料、新工艺.

(1)如图甲,前挡风玻璃倾斜度较大,其目的是减小阻力.
(2)高速行驶时,为了防止外力破坏挡风玻璃造成危险,设计了挡风玻璃由两层钢化玻璃中间夹一层PVB胶片制成的结构,这种结构的好处是外力使玻璃破碎时,碎片仍然粘在胶片上.
(3)为检验玻璃是否达到每m2面积能承受5×105N撞击力的要求,科研小组设计了如图乙电路.测试时,将样品平放在压力传感器上,闭合开关S,释放重物撞击,样品完好无损.压力传感器RN阻值随压力F变化图象如图丙,撞击力最大时玻璃与重物的接触面积为1×10-3m2,电源电压为27V,定值电阻R0=20Ω.(样品质量不计)
①由图丙可知,压力传感器的阻值随压力增大而减小.
②测试时,图丁电流表示数随时间的变化图象是C.

③电流最大时为0.9A,则每m2面积最大撞击力为6×105N,这种玻璃是合格品.(选填“是”或“不是”)

分析 (1)当动车高速行驶时,风阻是相当大的一种阻力;
(2)动车高速行驶时,玻璃如损坏飞出会形成重大安全隐患;
(3)分析图丙中横轴和纵轴表示的对象,根据曲线变化判断;
(4)分析乙图的连接方式,根据欧姆定律判断电路中电流随电阻的变化而变化情况,在样品没有受到撞击前,压力传感器受到的压力不变,电阻不变,电路中的电流不变,随着下落的时间推移,当重物把传感器压至最低点是产生的压力最大,根据图丙分析电阻变化,据此解题.

解答 解:(1)是因为动车的整个车身设计采用的是空气动力学原理,前挡风玻璃是有一定的倾斜角度,这样可以减轻空气的阻力;
(2)这种玻璃受外力损坏时,玻璃碎片仍然粘在胶片上,而不会飞出给车上乘员造成二次伤害.
(3)①如图丙所示,当压力增大时,传感器的电阻值会变小;
②由图丙可知,当重物对传感器产生的压力在0-200N时,传感器的电阻不变,根据I=$\frac{U}{R}$可知,此过程中电流表的示数不改变,当传感器受到的压力大于200N时,其阻值会逐渐减小,当被压至最低点是产生的压力最大,此时电路中的电阻最小,电流表的示数为最大,当压力传感器从最低点向上弹起时,其所受的压力会逐渐变小,电阻变大,电路中的电流也会变小.因此可知C图象符合题意;
③电流最大为I大=0.9A,电路中的总电阻:R串=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{27V}{0.9A}$=30Ω,
压力传感器RN阻值:RN=R串-R0=30Ω-20Ω=10Ω,
由图丙可知,压力传感器受到的压力为600N
每m2面积最大撞击力:F=$\frac{600N}{1×1{0}^{-3}}$=6×105N>5×105N.因此符合要求.
故答案为:(1)减小阻力;(2)外力使玻璃破碎时,碎片仍然粘在胶片上;(3)①减小;②C;③6×105;是.

点评 本题是一道信息给予题,由图示、图象求出电流、力与电阻的对应关系是正确解题的前提与关键,应用串联电路特点、欧姆定律和焦耳定律即可正确解题.

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