Question

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，他们设计了如图甲的电路，其中电源电压U=12V，R₀为定值电阻，是一只量程为0～100mA的电流表；R是压力传感器，其受力面积为60cm²，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ρ_水=l.0×10³kg/m³，g=10N/kg．问：
（1）在电路中连入R₀的目的

防止电路发生短路或保护电路

．
（2）当潜水艇浮出水面（R未浸入水中）时，电路中的电流为24mA，求定值电阻R₀的阻值
（3）若将此表改成压力表，有什么不足？（写出一点即可）

Answer 1

分析：（1）在电路中串联一个稳定的电阻可起到保护电路的作用；
（2）通过图乙读出当F为0时，R的阻值，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出定值电阻R₀的阻值；
（3）仪表的设计要考虑到量程、灵敏度等因素．

解答：解：（1）因为R的阻值是变化的，所以串联一个定值电阻R₀可起到保护电路的作用；
（2）当潜水艇浮在水面时，传感器受到的压力F=0，对应的电阻R=480Ω，?
根据欧姆定律可得，电路中的电阻：
R_总=

U

I

=

12V

24×10-3A

=500Ω，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，?
∴定值电阻R₀的阻值：
R₀=R_总-R=500Ω-480Ω=20Ω；
（3）分析图象特点可知，当压力达到一定值后，电流表示数变化不明显，无法显示压力大小，再者压力表刻度很可能不均匀，测量范围也是有限的．
答：（1）防止电路发生短路或保护电路；
（2）定值电阻R₀的阻值为20Ω；
（3）压力达到一定值后，电流表示数变化不明显，无法显示压力大小（或压力表刻度不均匀；或测量范围太小．合理即可）

点评：理解这一自制潜水艇的基本原理，并能通过图象获得相关的信息和数据，才能顺利解决此题，本题的难点在于对仪表状态的理解．