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如图甲所示,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(质量不计)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
题目详情
如图甲所示,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(质量不计)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.电源电压24V,定值电阻R0=10Ω.求:
![作业帮](http://img.zuoyebang.cc/zyb_d7ba77b8e9197094547b9550717362ba.jpg)
(1)在重物撞击前,电路消耗的电功率是多大?
(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是多大?
(3)在产生最大撞击力时,重物与样品的接触面积为20cm2,求此时产生的撞击压强.
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(1)在重物撞击前,电路消耗的电功率是多大?
(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是多大?
(3)在产生最大撞击力时,重物与样品的接触面积为20cm2,求此时产生的撞击压强.
▼优质解答
答案和解析
(1)由图甲知,压力传感器与R0串联,电流表测电路中电流.
在重物撞击前重物对传感器无压力,电路中电流不变,由图乙知此时电路中电流I=0.2A,
电路消耗的电功率:P=UI=24V×0.2A=4.8W;
(2)由图丙可知,压力传感器电阻随压力增大而减小,所以撞击力最大时,压力传感器电阻最小,电流最大,
由图乙可知,最大的电流为Imax=0.8A,
根据欧姆定律和串联电路特点可知,电源电压:
U=Imax(R0+R),
压力传感器的电阻:R=
-R0=
-10Ω=20Ω,
由图丙可知,此时受到撞击力:F=400N;
(3)产生最大撞击力时,重物对样品的压强:
p=
=
=2×105Pa.
答:(1)在重物撞击前,电路消耗的电功率是4.8W;
(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是400N;
(3)在产生最大撞击力时,重物对样品的压强是2×105Pa.
(1)由图甲知,压力传感器与R0串联,电流表测电路中电流.
在重物撞击前重物对传感器无压力,电路中电流不变,由图乙知此时电路中电流I=0.2A,
电路消耗的电功率:P=UI=24V×0.2A=4.8W;
(2)由图丙可知,压力传感器电阻随压力增大而减小,所以撞击力最大时,压力传感器电阻最小,电流最大,
由图乙可知,最大的电流为Imax=0.8A,
根据欧姆定律和串联电路特点可知,电源电压:
U=Imax(R0+R),
压力传感器的电阻:R=
U |
Imax |
24V |
0.8A |
由图丙可知,此时受到撞击力:F=400N;
(3)产生最大撞击力时,重物对样品的压强:
p=
F |
S |
400N |
20×10-4m2 |
答:(1)在重物撞击前,电路消耗的电功率是4.8W;
(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是400N;
(3)在产生最大撞击力时,重物对样品的压强是2×105Pa.
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