Question

8．如圖甲是利用壓敏電阻的特性來測算壓力大小的電路裝置，其構造有托盤、壓力傳感器R，電流計G（量程600mA），托盤質量忽略不計．該壓敏電阻隨壓力的變化關系式為：R=100-20F（F和R的單位分別是N和Ω），電源電壓為6V，某次測量一物體，電流計示數為500mA，已知該物體與托盤的接觸面積為4cm²，它對托盤的壓強是1.1×10⁴Pa．在電路中串聯定值電阻可以起到保護電路的作用，如圖乙．當電阻Rˊ接入后，該裝置所測的壓力范圍將變大（填“變大“、“變小“或“不變“）．

Answer 1

分析 （1）知道此時電路中的電流，可利用歐姆定律的變形公式求出壓力傳感器R的電阻，再利用壓敏電阻隨壓力的變化關系式R=100-20F計算出物體對托盤的壓力．又知道物體與托盤的接觸面積，可利用公式P=$\frac{F}{S}$計算出它對托盤的壓強．
（2）由于電源電壓不變，當電流計G（量程600mA）達到滿刻度600mA時，電路中的總電阻不變，當電路中接入電阻Rˊ后，可利用串聯電路電阻的特點，判斷出傳感器R上連入電路的電阻的變化，再從而可以判斷出該裝置所測的壓力范圍的變化．

解答 解：
（1）某次測量時電流計的示數I′=500mA=0.5A，
由歐姆定律可得，此時壓力傳感器R的阻值為：R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω；
又因為壓敏電阻隨壓力的變化關系式為：R=100-20F，即12=100-20F′，
所以，該物體對托盤的壓力：F′=4.4N，
已知S=4cm²=4×10^-4m²，
則物體對托盤的壓強為：p=$\frac{F′}{S}$=$\frac{4.4N}{4×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.1×10⁴Pa．
（2）由于電源電壓不變，當電流計G達到滿刻度600mA時，電路中的最小總電阻不變；當電路中接入電阻Rˊ后，壓力傳感器R和電阻Rˊ串聯，根據串聯電路的電阻特點可知，壓力傳感器R的最小電阻減小；則根據R=100-20F可得F=5-$\frac{R}{20}$，可知壓敏電阻受到的壓力變大；所以該裝置所測的壓力范圍變大．
故答案為：1.1×10⁴Pa；變大．

點評 本題考查學生對圖象的分析能力，串聯電路電流和電阻特點的掌握，以及對壓強公式理解和應用，同時會靈活運用歐姆定律分析實際解答問題．