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    4．某玻璃厂要研发一款新型玻璃，要求每平方米能承受5×105N的撞击力．测试时，取一小块玻璃样品（质量可不计）平放在如图甲所示电路中的压力传感器上，闭合开关S，释放重物，经撞击后玻璃仍完好无损，电流表的示数随时间变化的图象如图乙所示（不考虑t0时刻之后的情况）．已知压力传感器的阻值RN随压力F变化的图象如图丙所示；玻璃受到最大撞击力时与重物的接触面积S0=1×10-3m2；电源电压U=36V，定值电阻R0=20Ω．求：

    （1）从重物开始下落到撞击玻璃样品前这段时间内，电阻R0两端的电压是多少？
    （2）玻璃样品受到400N撞击力时，电路消耗的总功率是多少？
    （3）玻璃样品受到的最大撞击力多大？

    分析 （1）由图乙求出电流，然后由欧姆定律求出电压．
    （2）由图丙可知，玻璃样品受到400N撞击力时压力传感器的阻值，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算电路的总功率．
    （3）由图象求出最大电流，然后求出压力传感器电阻，再由图丙求出撞击力．

    解答 解：
    （1）由图乙知，压力传感器不受压力，即撞击前，Imin=0.2A，
    由I=$\frac{U}{R}$可得：
    电阻两端电压U0=IminR0=0.2 A×20Ω=4V；
    （2）由图丙可知，玻璃样品受到400N撞击力时，RN=20Ω，
    根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，电路的总功率：
    P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{N}+{R}_{0}}$=$\frac{（36V）^{2}}{20Ω+20Ω}$=32.4W；
    （3）由图乙知，当样品受到最大撞击力时，Imax=1.2A，
    此时电阻两端电压：U′0=ImaxR0=1.2A×20Ω=24V，
    此时压力传感器电阻阻值：RN=$\frac{U-{U}_{0}′}{{I}_{max}}$=$\frac{36V-24V}{1.2A}$=10Ω，
    由图丙知，RN=10Ω时，压力传感器受到的最大撞击力为600N，
    即样品受到的最大撞击力：Fmax=600N．
    答：
    （1）从重物开始下落到撞击玻璃样品前这段时间内，电阻R0两端的电压是4V；
    （2）玻璃样品受到400N撞击力时，电路消耗的总功率是32.4W；
    （3）玻璃样品受到的最大撞击力是600N．

    点评 本题考查了串联电路特点、欧姆定律和电功率公式的应用，关键是从图象中获取有用信息．

    练习册系列答案
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