Question

【題目】如圖甲所示，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。從重物開始下滑落到撞擊樣品的這個過程中，電流表的示數隨時間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。電源電壓＝12V，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？

（3）該重物的重力是多少？

Answer 1

【答案】（1）110Ω；（2）600N；（3）200N。

【解析】

（1）在重物下落的過程中，壓力傳感器受到的壓力最小且保持不變，總電阻最大，電路中的電流最小，由圖乙可知，此時的電流I＝0.1A，

由I＝可得，電路中的總電阻：R總＝＝120Ω，

因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，所以，壓力傳感器R的阻值：R＝R總﹣R0＝120Ω﹣10Ω＝110Ω；

（2）在測試過程中，樣品受到的撞擊力最大時，壓敏電阻的阻值最小，電路中的電流最大，由圖乙可知，電路中的最大電流I′＝0.6A，

此時電路中的總電阻：R總′＝＝20Ω，

則此時壓力傳感器R的阻值：R′＝R總′﹣R0＝20Ω﹣10Ω＝10Ω，

由圖丙可知，樣品受到的最大撞擊力為600N。

（3）當重物在樣品上靜止時，重物對樣品的壓力大小等于重物的重力大小；

此時與撞擊過程相比，壓力減小，電阻變大，電流減小；

由圖乙可知，此時的電流為I2＝0.15A，

根據歐姆定律，此時電路的總電阻：R總″＝＝＝80Ω，

根據串聯電路電阻的規律可得，此時壓力傳感器的電阻：R″＝R總″﹣R0＝80Ω﹣10Ω＝70Ω，

由丙圖可知，此時的壓力F′＝200N，所以物體的重力為200N。