Question

【題目】某科技興趣小組制作了一艘小潛水艇。為了測(cè)定該潛水艇的下潛深度，他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，其中電源電壓U=12 V；R0是阻值為20Ω的定值電阻；A為深度表，其實(shí)質(zhì)是一只量程為0～100 mA的電流表；R是一種壓力傳感器，它用于感應(yīng)壓力的受力面積為60 cm2，且所能承受的壓力足夠大，其阻值R隨壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示。已知水的密度為1.0 ×103 kg／m3，g取10N／kg。問(wèn)：

(1)當(dāng)該潛水艇浮在水面(壓力傳感器未浸入水中)時(shí)，電路中的電流多大?

(2)如圖甲電路能測(cè)量的最大深度是多少?

(3)在不更換壓力傳感器的情況下，為了增大圖甲電路所能測(cè)量的最大深度，應(yīng)對(duì)該電路怎樣進(jìn)行改進(jìn)?(寫(xiě)出一種方法即可)

Answer 1

【答案】（1）24 mA。（2）5 m；（3）在不更換壓力傳感器的情況下，為了增大圖甲電路所能測(cè)量的最大深度，可以考慮以下措施：①換用更大量程的電流表；②再串聯(lián)一個(gè)電阻；③增大R0的阻值；④減小電源電壓等。

【解析】（1）在水面上時(shí)，傳感器受到的壓力為零，根據(jù)圖乙知此時(shí)電阻為480Ω，此時(shí)電路中的電流為：

（2）電流表最大電流為100 mA時(shí)，電路最小電阻為：

壓力傳感器的電阻為：

由乙圖知，此時(shí)傳感器受到的壓力為300N，則壓強(qiáng)為：

根據(jù)得，此時(shí)的深度為：

（3）根據(jù)以上計(jì)算可知，測(cè)量的最大深度受限于，電流表的里程，所以可以換用更大量程的電流表；

如果不換電流表的話，可以在電路中再串聯(lián)一個(gè)電阻；或增大R0的阻值，則可以在相同深度時(shí)減小電流，從而增大測(cè)量深度；

也可以減小電源電壓，則相同阻值時(shí)電流也會(huì)減小，從而增大測(cè)量深度。