Question

20．在2015年某工厂要研发一种新型材料，要求对该材料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，如图甲所示，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这个过程中，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．电源的电为24V，定值电阻R₀=10Ω．没有撞击力时，压力传感器的电阻是110Ω，在撞击过程中，样品受到的最大撞击力是600N．

Answer 1

分析 （1）由图丙所示图象求出重物下落过程电路电流，然后应用欧姆定律求出压力传感器的电阻．
（2）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）由图乙可知，在重物下落没有撞击传感器的过程中，
电路中的电流I=0.2A，
根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$可知定值电阻R₀两端的电压：
U₀=IR₀=0.2A×10Ω=2V，
压力传感器两端的电压为：U_N=U-U₀=24V-2V=22V，
根据欧姆定律：I=$\frac{U}{R}$可知，
压力传感器的电阻：R_N=$\frac{{U}_{N}}{I}$=$\frac{22V}{0.2A}$=110Ω；
（2）由图丙可知，撞击力最大时，电阻最小，电流最大，
又由图乙可知，最大的电流为I_最大=1.2A，
根据欧姆定律：I=$\frac{U}{R}$可知，
电源电压：U=I_最大（R₀+R），
压力传感器的电阻：R=$\frac{U}{{I}_{最大}}$-R₀=$\frac{24V}{1.2A}$-10Ω=10Ω，
由图丙可知，此时受到撞击力：F=600N．
故答案为：110；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．