题目内容

【题目】如图甲所示,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。从重物开始下滑落到撞击样品的这个过程中,电流表的示数随时间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。电源电压=12V,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?

(3)该重物的重力是多少?

【答案】(1)110Ω;(2)600N;(3)200N。

【解析】

(1)在重物下落的过程中,压力传感器受到的压力最小且保持不变,总电阻最大,电路中的电流最小,由图乙可知,此时的电流I=0.1A,

由I=可得,电路中的总电阻:R总==120Ω,

因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,压力传感器R的阻值:R=R总﹣R0=120Ω﹣10Ω=110Ω;

(2)在测试过程中,样品受到的撞击力最大时,压敏电阻的阻值最小,电路中的电流最大,由图乙可知,电路中的最大电流I′=0.6A,

此时电路中的总电阻:R总′==20Ω,

则此时压力传感器R的阻值:R′=R总′﹣R0=20Ω﹣10Ω=10Ω,

由图丙可知,样品受到的最大撞击力为600N。

(3)当重物在样品上静止时,重物对样品的压力大小等于重物的重力大小;

此时与撞击过程相比,压力减小,电阻变大,电流减小;

由图乙可知,此时的电流为I2=0.15A,

根据欧姆定律,此时电路的总电阻:R总″===80Ω,

根据串联电路电阻的规律可得,此时压力传感器的电阻:R″=R总″﹣R0=80Ω﹣10Ω=70Ω,

由丙图可知,此时的压力F′=200N,所以物体的重力为200N。

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