Question

9．學了電阻的相關知識后，小明萌生了對自己的手機屏幕的抗摔能力進行測試的想法．于是在老師的幫助下設計了如圖甲所示的傳感電路進行測試，在實驗測試時，將手機樣品（不計質(zhì)量）平放在壓力傳感器上，閉合開關S，自由釋放靜止重物撞擊后手機樣品屏幕仍完好無損．從重物開始下落到撞擊樣品的這個過程中，記錄的電流表的示數(shù)I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．電源的電壓=22V，定值電阻R₀=10Ω．求：
（1）從重物下落的過程中，電路中的電流是多少？
（2）在重物下落的過程中，壓力傳感器的電阻是多少？
（3）按照實驗測試，若手機樣品在撞擊過程中受到的撞擊力為300N時，電路中的電流能否達到最大值？

Answer 1

分析 （1）由圖丙所示圖象求出重物下落過程電路電流；
（2）應用歐姆定律求出壓力傳感器的電阻．
（3）由圖象求出最大電流，然后求出壓力傳感器電阻，再由圖丙求出撞擊力，最后比較即可．

解答 解：（1）由圖乙可知，在重物沒有撞擊傳感器的過程中，電路中的電流I=0.2A，
（2）根據(jù)歐姆定律：I=$\frac{U}{R}$可知，
定值電阻R₀兩端的電壓：U₀=IR₀=0.2A×10Ω=2V，
壓力傳感器兩端的電壓為：U_N=U-U₀=22V-2V=20V，
由I=$\frac{U}{R}$可知：壓力傳感器的電阻R_N=$\frac{{U}_{N}}{I}$=$\frac{20V}{0.2A}$=100Ω；
（2）由圖丙可知，撞擊力最大時，電阻最小，電流最大，又由圖乙可知，最大的電流為I_max=1.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可知：電源電壓：U=I_max（R₀+R），
壓力傳感器的電阻：R=$\frac{U}{{I}_{max}}$-R₀=$\frac{22V}{1.2A}$-10Ω≈8.3Ω，
由圖丙可知，此時受到撞擊力F＞600N；
所以手機樣品在撞擊過程中受到的撞擊力為300N時電路中的電流不能達到最大值．
答：（1）從重物下落的過程中，電路中的電流是0.2A．
（2）在重物下落的過程中，壓力傳感器的電阻是100Ω．
（3）按照實驗測試，若手機樣品在撞擊過程中受到的撞擊力為300N時，電路中的電流不能達到最大值．

點評 本題是一道信息給予題，由圖示圖象求出電流、力與電阻的對應關系是正確解題的前提與關鍵，應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律即可正確解題．