Question

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4 000N．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）电源电压是多少？
（2）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：（1）由电路图可知，电阻R与R₀串联，电压表测量R₀两端的电压；根据欧姆定律可求电路电流，再利用公式U=IR求出电阻R两端的电压；进一步求出电源电压；
（2）根据欧姆定律先求出不受打击力作用时电路电流；再利用公式U=IR求出R₀两端的电压，也就是电压表的示数．

解答：解：（1）由电路图可知，电阻R与R₀串联，电压表测量R₀两端的电压，
根据欧姆定律可得，电路中的电流：
I=

U0

R0

=

1.5V

120Ω

=0.0125A；
从图象上可以看出当压力为2000N时，对应的电阻为R=360Ω，
电阻R两端的电压：
U_R=IR=0.0125A×360Ω=4.5V，
∵串联电路中各处的电流相等，
∴电源电压：
U=U₀+U_R=1.5V+4.5V=6V；
（3）由图象可知，不受打击力时电阻R′=600Ω，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴此时电路中的电流：
I₁′=

U

R′+R0

=

6V

600Ω+120Ω

=

1

120

A；
此时电压表的示数：
U₀′=I₁R₀=

1

120

A×120Ω=1V．
答：（1）电源电压是6V；
（2）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，关键是从题目所给信息中找到有用的数据．