题目内容

9.学了电阻的相关知识后,小明萌生了对自己的手机屏幕的抗摔能力进行测试的想法.于是在老师的帮助下设计了如图甲所示的传感电路进行测试,在实验测试时,将手机样品(不计质量)平放在压力传感器上,闭合开关S,自由释放静止重物撞击后手机样品屏幕仍完好无损.从重物开始下落到撞击样品的这个过程中,记录的电流表的示数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=22V,定值电阻R0=10Ω.求:
(1)从重物下落的过程中,电路中的电流是多少?
(2)在重物下落的过程中,压力传感器的电阻是多少?
(3)按照实验测试,若手机样品在撞击过程中受到的撞击力为300N时,电路中的电流能否达到最大值?

分析 (1)由图丙所示图象求出重物下落过程电路电流;
(2)应用欧姆定律求出压力传感器的电阻.
(3)由图象求出最大电流,然后求出压力传感器电阻,再由图丙求出撞击力,最后比较即可.

解答 解:(1)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,
(2)根据欧姆定律:I=$\frac{U}{R}$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=22V-2V=20V,
由I=$\frac{U}{R}$可知:压力传感器的电阻RN=$\frac{{U}_{N}}{I}$=$\frac{20V}{0.2A}$=100Ω;
(2)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Imax=1.2A,
由I=$\frac{U}{R}$可知:电源电压:U=Imax(R0+R),
压力传感器的电阻:R=$\frac{U}{{I}_{max}}$-R0=$\frac{22V}{1.2A}$-10Ω≈8.3Ω,
由图丙可知,此时受到撞击力F>600N;
所以手机样品在撞击过程中受到的撞击力为300N时电路中的电流不能达到最大值.
答:(1)从重物下落的过程中,电路中的电流是0.2A.
(2)在重物下落的过程中,压力传感器的电阻是100Ω.
(3)按照实验测试,若手机样品在撞击过程中受到的撞击力为300N时,电路中的电流不能达到最大值.

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,应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题.

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