Question

【題目】如圖甲所示，在2015年某工廠要研發一種新型材料，要求對該材料的承受的撞擊力進行測試．在測試時將材料樣品（不計質量）平放在壓力傳感器上，閉合開關s，由靜止自由釋放重物，經撞擊后樣品材料仍完好無損．從重物開始下落到撞擊樣品的這個過程中，電流表的示數I隨時間t變化的圖象如圖乙所示，壓力傳感器的電阻R隨壓力F變化的圖象如圖丙所示．電源的電壓=24V，定值電阻R0=10Ω．求：
（1）在重物下落的過程中，壓力傳感器的電阻是多少？
（2）在撞擊過程中，樣品受到的最大撞擊力是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖乙可知，在重物沒有撞擊傳感器的過程中，

電路中的電流I=0.2A，

根據歐姆定律：I= 可知，

定值電阻R0兩端的電壓：U0=IR0=0.2A×10Ω=2V，

壓力傳感器兩端的電壓為：UN=U﹣U0=24V﹣2V=22V，

根據歐姆定律：I= 可知，

壓力傳感器的電阻：RN= = =110Ω

（2）解：由圖丙可知，撞擊力最大時，電阻最小，電流最大，

又由圖乙可知，最大的電流為Im=1.2A，

根據歐姆定律：I= 可知，

電源電壓：U=Im（R0+R），

壓力傳感器的電阻：R= ﹣R0= ﹣10Ω=10Ω，

由圖丙可知，此時受到撞擊力：F=600N

【解析】（1）由圖丙所示圖象求出重物下落過程電路電流，然后應用歐姆定律求出壓力傳感器的電阻．（2）由圖象求出最大電流，然后求出壓力傳感器電阻，再由圖丙求出撞擊力．