Question

【题目】某科技兴趣小组制作了一艘小潜水艇。为了测定该潜水艇的下潜深度，他们设计了如图甲所示的电路，其中电源电压U=12 V；R0是阻值为20Ω的定值电阻；A为深度表，其实质是一只量程为0～100 mA的电流表；R是一种压力传感器，它用于感应压力的受力面积为60 cm2，且所能承受的压力足够大，其阻值R随压力F变化的关系如图乙所示。已知水的密度为1.0 ×103 kg／m3，g取10N／kg。问：

(1)当该潜水艇浮在水面(压力传感器未浸入水中)时，电路中的电流多大?

(2)如图甲电路能测量的最大深度是多少?

(3)在不更换压力传感器的情况下，为了增大图甲电路所能测量的最大深度，应对该电路怎样进行改进?(写出一种方法即可)

Answer 1

【答案】（1）24 mA。（2）5 m；（3）在不更换压力传感器的情况下，为了增大图甲电路所能测量的最大深度，可以考虑以下措施：①换用更大量程的电流表；②再串联一个电阻；③增大R0的阻值；④减小电源电压等。

【解析】（1）在水面上时，传感器受到的压力为零，根据图乙知此时电阻为480Ω，此时电路中的电流为：

（2）电流表最大电流为100 mA时，电路最小电阻为：

压力传感器的电阻为：

由乙图知，此时传感器受到的压力为300N，则压强为：

根据得，此时的深度为：

（3）根据以上计算可知，测量的最大深度受限于，电流表的里程，所以可以换用更大量程的电流表；

如果不换电流表的话，可以在电路中再串联一个电阻；或增大R0的阻值，则可以在相同深度时减小电流，从而增大测量深度；

也可以减小电源电压，则相同阻值时电流也会减小，从而增大测量深度。