Question

某科技興趣小組制作了一艘小潛水艇．為了測定該潛水艇的下潛深度，他們設計了如圖甲的電路，其中電源電壓U=12V，R₀為定值電阻，是一只量程為0～100mA的電流表；R是壓力傳感器，其受力面積為60cm²，且所能承受的壓力足夠大，其阻值R隨壓力F變化的關系如圖乙所示．已知ρ_水=l.0×10³kg/m³，g=10N/kg．問：
（1）在電路中連入R₀的目的

防止電路發生短路或保護電路

．
（2）當潛水艇浮出水面（R未浸入水中）時，電路中的電流為24mA，求定值電阻R₀的阻值
（3）若將此表改成壓力表，有什么不足？（寫出一點即可）

Answer 1

分析：（1）在電路中串聯一個穩定的電阻可起到保護電路的作用；
（2）通過圖乙讀出當F為0時，R的阻值，根據歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯求出定值電阻R₀的阻值；
（3）儀表的設計要考慮到量程、靈敏度等因素．

解答：解：（1）因為R的阻值是變化的，所以串聯一個定值電阻R₀可起到保護電路的作用；
（2）當潛水艇浮在水面時，傳感器受到的壓力F=0，對應的電阻R=480Ω，?
根據歐姆定律可得，電路中的電阻：
R_總=

U

I

=

12V

24×10-3A

=500Ω，
∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，?
∴定值電阻R₀的阻值：
R₀=R_總-R=500Ω-480Ω=20Ω；
（3）分析圖象特點可知，當壓力達到一定值后，電流表示數變化不明顯，無法顯示壓力大小，再者壓力表刻度很可能不均勻，測量范圍也是有限的．
答：（1）防止電路發生短路或保護電路；
（2）定值電阻R₀的阻值為20Ω；
（3）壓力達到一定值后，電流表示數變化不明顯，無法顯示壓力大小（或壓力表刻度不均勻；或測量范圍太小．合理即可）

點評：理解這一自制潛水艇的基本原理，并能通過圖象獲得相關的信息和數據，才能順利解決此題，本題的難點在于對儀表狀態的理解．