Question

【題目】某同學設計了一個測量海水深度的裝置，其內部電路如圖甲所示，其中R1=5Ω是一個定值電阻，R2是一個壓敏電阻，它的阻值隨所受壓力F的變化關系如圖乙所示，電源電壓保持6V不變，將此壓敏電阻用絕緣薄膜包好后放在一個硬質“”形絕緣盒中，將其放入海水中保持受力面水平，且只有一個面積為0.02m2的面承受海水壓力。（設海水的密度ρ海水=1.0×103kg/m3, g=10N/kg）求：

（1）當R2的阻值為15Ω時，電流表的示數；

（2）當電流表的示數為0.5A時，R1消耗的電功率；

（3）若將裝有此壓敏電阻的絕緣盒放入水下200m深處，根據圖乙計算此時壓敏電阻R2的阻值。

Answer 1

【答案】（1）0.3A；（2）1.25W；（3）20Ω

【解析】

（1）由電路圖知道，R1與R2串聯，電流表測量電路的電流，

當R2的阻值為15Ω時，電路的總電阻是：R總= R1+R2=5Ω+15Ω=20Ω，

由歐姆定律知道此時電路的電流是： I==0.3A；

（2）當電流表的示數為0.5A時，由P1 =I2 R知道，

R1 消耗的電功率是：P1 =I2 R1 =（0.5A）2 ×5Ω=1.25W；

（3）當將裝有此壓敏電阻的絕緣盒放入水下200m深處，壓敏電阻受到的壓強是：p=ρgh=1.0×103 kg/m3 ×10N/kg×200m=2×106 Pa，

由p=知道，壓敏電阻受到的壓力是：F=pS=2×106 Pa×0.02m2 =4×104 N，

由圖乙知道，此時壓敏電阻的阻值是：R2 =20Ω。