Question

6．如圖甲，某工廠要研發(fā)一種新型材料，要求對該材料的承受的撞擊力進(jìn)行測試．在測試時(shí)將材料樣品（不計(jì)質(zhì)量）平放在壓力傳感器上，閉合開關(guān)S，由靜止自由釋放重物，經(jīng)撞擊后樣品材料仍完好無損．從重物開始下落到撞擊樣品的這個(gè)過程中，電流表的示數(shù)I隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙，壓力傳感器的電阻R隨壓力F變化的圖象如圖丙．電源的電壓為24V，定值電阻R₀=10Ω．下列說法正確的是（　�。�

• A． 重物在空中下落的過程中，做勻速直線運(yùn)動(dòng)
• B． 重物在空中下落的過程中，壓力傳感器的電阻為120Ω
• C． 在撞擊過程中，樣品受到的最大撞擊力為400N
• D． 撞擊力度越大，通過壓力傳感器的電流越小

Answer 1

分析 （1）對重物在空中下落進(jìn)行受力分析從而判斷其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
（2）在重物撞擊樣品前，壓力傳感器受到的壓力不變，電阻不變，電路中的電流不變，由圖乙可知，重物下落過程電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出壓力傳感器R的阻值；
（3）在撞擊過程中，根據(jù)圖乙中電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出壓敏電阻的阻值，然后根據(jù)圖丙得出樣品受到的最大撞擊力；
（4）由撞擊力度大小分析壓力傳感器電阻的變化，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律判斷電流的變化．

解答 解：
A、重物在空中下落過程中受到豎直向下的重力和豎直向上的空氣阻力中，重力大于阻力，所以重物會(huì)加速下落，故A錯(cuò)誤；
B、由圖甲知，壓力傳感器R與R₀串聯(lián)，電流表測電路中電流，
在重物撞擊樣品前，壓力傳感器受到的壓力不變，電阻不變，電路中的電流不變，
由圖乙可知，電路中的電流I=0.2A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{24V}{0.2A}$=120Ω，
因串聯(lián)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．故B錯(cuò)誤；
C、由圖丙知，壓力傳感器的電阻R隨壓力的增大而減�。�
所以在測試過程中，樣品受到的撞擊力最大時(shí)，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′=0.8A，此時(shí)電路中的總電阻：
R_總′=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{24V}{0.8A}$=30Ω，
則此時(shí)壓力傳感器R的阻值：R′=R_總′-R₀=30Ω-10Ω=20Ω，
由圖丙可知，壓力傳感器電阻為20Ω時(shí)壓力（樣品受到的最大撞擊力）F=400N，故C正確；
D、撞擊力度越大，壓力傳感器的電阻越小，電路中總電阻越小，電源電壓一定，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中電流（壓力傳感器的電流越�。┳兇�，故D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評 本題考查了運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，歐姆定律、串聯(lián)電路的規(guī)律的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵是能從I-t和R-F的圖象上獲取有用的信息，有一定難度．