Question

在公园有一种测量瞬间打击力的游戏机，其原理示意图如图（a）所示，游人手戴拳击手套，击打可水平移动的A装置，A通过压杆与压力传感器接触，压力传感器的电阻值R会随所受压力大小发生变化．电压表的示数可反映出打击力的大小．已知电阻R=120Ω，压力传感器表面能承受的最大压力为4000N．压杆与压力传感器的接触面积为4cm²．压力传感器的电阻值随所受压力变化的图象如图（b）所示．若在某次游戏过程中，游人用2000N的力击中装置，此时电压表的示数为1.5V．设电源电压恒定不变．

（1）该压力传感器能承受的最大压强有多大？
（2）电源电压是多少？
（3）当装置A不受打击力作用时，电压表的示数是多少？

Answer

（1）已知最大压力和接触面积，根据公式P=可求最大压强；
（2）电阻R与R串联，电压表测量R两端的电压；根据欧姆定律可求电路电流，再利用公式U=IR求出电阻R两端的电压；进一步求出电源电压；
（3）根据欧姆定律先求出不受打击力作用时电路电流；再利用公式U=IR求出R两端的电压，也就是电压表的示数．
【解析】
（1）能承受的最大压强P===1×107 Pa；
（2）电路中的电流I===0.0125A；
从图象上可以看出当压力为2000N时，对应的电阻为R=360Ω；
电阻R两端的电压UR=IR=0.0125A×360Ω=4.5V；
电源电压U=U+UR=1.5V+4.5V=6V；
（3）不受打击力时电阻R′=600Ω；
不受打击力作用时的电流I1===A；
不受打击力作用时电压表的示数U′=I1R=A×120Ω=1V．
答：（1）该压力传感器能承受的最大压强有1×107 Pa；
（2）电源电压是6V；
（3）电压表的示数是1V．