Question

9．如图甲所示，某工厂对一种新型材料所能承受的撞击力进行测试．在测试时将材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关s，由静止自由释放重物，经撞击后样品材料仍完好无损．从重物开始下落到撞击样品的过程中，电流表的示数I随时间t变化的图象如图乙所示，压力传感器的电阻R随压力F变化的图象如图丙所示．电源的电压=24V，定值电阻R₀=10Ω．

（1）在重物下落的过程中，电流表的示数是0.2A，压力传感器的电阻为110Ω．
（2）在撞击过程中，样品受到的最大撞击力是600N．

Answer 1

分析 （1）在重物下落的过程中，压力传感器受到的压力不变，电阻不变，电路中的电流不变，由图乙可知，重物下落过程电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出压力传感器R的阻值；
（2）在撞击过程中，样品受到的撞击力最大时，压敏电阻的阻值最小，电路中的电流最大，根据图乙可知电路中的最大电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出压敏电阻的阻值，然后根据图丙得出样品受到的最大撞击力．

解答 解：（1）由图甲知，压力传感器与电阻R₀串联，电流表测电路中电流，
在重物下落的过程中，压力传感器受到的压力不变，电阻不变，电路中的电流不变，
由图乙可知，电路中的电流I=0.2A，即电流表示数0.2A；
由I=$\frac{U}{R}$可得，电路中的总电阻：
R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{24V}{0.2A}$=120Ω，
串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以此时压力传感器R的阻值：
R=R_总-R₀=120Ω-10Ω=110Ω；
（2）由图丙知，压力传感器的电阻R随压力F增大而减小，样品受到的撞击力最大时，压敏电阻的阻值最小，电路中的电流最大，
由图乙可知，电路中的最大电流I′=1.2A，
此时电路中的总电阻：
R_总′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{24V}{1.2A}$=20Ω，
则压力传感器R的阻值：
R′=R_总′-R₀=20Ω-10Ω=10Ω，
由图丙可知，样品受到的最大撞击力为600N．
答：（1）0.2；110；
（2）600．

点评 本题是一道信息给予题，由图示图象求出电流、力与电阻的对应关系是正确解题的前提与关键，应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题．