Question

某玻璃廠要研發一款新型玻璃，要求每平方米能承受5×10⁵ N的撞擊力。測試時，取一小塊玻璃樣品（質量可不計），平放在如圖甲所示電路中的壓力傳感器上，閉合開關S，釋放重物，經撞擊后玻璃仍完好無損，電流表的示數隨時間變化的圖象如圖乙所示（不考慮時刻之后的情況）。已知壓力傳感器的阻值R_N隨壓力F變化的圖象如圖丙所示；玻璃受到最大撞擊力時與重物的接觸面積= 1×10^-3 m²；電源電壓U = 36 V，定值電阻= 20Ω。則：

（1）從重物開始下落到撞擊玻璃樣品前這段時間內，電阻兩端的電壓是多少？

（2）玻璃樣品受到的最大撞擊力多大？

（3）請通過計算說明該樣品是否滿足設計要求？

Answer 1

解：（1）由圖乙知，撞擊前，0.2 A …………………………………………

     由 …………………………………………………………………… 

     得電阻兩端電壓0.2 A×20 Ω=4 V ……………………

（2）由圖乙知，當樣品受到最大撞擊力時，1.2 A ……………………

        此時電阻兩端電壓1.2 A×20 Ω=24 V

     此時壓力傳感器=10Ω ……………………

        由圖丙知, 10Ω時，壓力傳感器受到的最大撞擊力為600 N，即樣品受到

     的最大撞擊力600 N …………………………………………………

（3）設計要求玻璃能承受的壓強 Pa …………

     樣品受到的最大壓強 Pa …………

     因為＞，故樣品滿足設計要求。……………………………………