Question

某同学设计了一个测量海水深度的装置，其内部电路如图甲所示，其中R1=5Ω是一个定值电阻，R2是一个压敏电

某同学设计了一个测量海水深度的装置，其内部电路如图甲所示，其中R1=5Ω是一个定值电阻，R2是一个压敏电阻，它的阻值随所受压力F的变化关系如图乙所示，电源电压保持6V不变，将此压敏电阻用绝缘薄膜包好后放在一个硬质“”形绝缘盒中，将其放入海水中保持受力面水平，且只有一个面积为0.02m2的面承受海水压力．（设海水的密度ρ海水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）求：（1）当R2的阻值为15Ω时，电流表的示数；（2）当电流表的示数为0.5A时，R1消耗的电功率；（3）若将装有此压敏电阻的绝缘盒放入水下200m深处，根据图乙计算此时压敏电阻R2的阻值．





Answer 1

（1）∵串联电路中各处的电流相等，
∴根据欧姆定律可得，当R₂的阻值为15Ω时电流表的示数：
I=

U

R1+R2

=

6V

5Ω+15Ω

=0.3A；
（2）当电流表的示数为0.5A时，R₁消耗的电功率：
P₁=I²R₁=（0.5A）²×5Ω=1.25W；
（3）压敏电阻受到的压强：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×200m=2×10⁶Pa，
根据p=

F

S

可得，压敏电阻受到的压力：
F=pS=2×10⁶Pa×0.02m²=4×10⁴N，
由图乙可知：R₂=20Ω．
答：（1）当R₂的阻值为15Ω时，电流表的示数为0.3A；
（2）当电流表的示数为0.5A时，R₁消耗的电功率为1.25W；
（3）若将装有此压敏电阻的绝缘盒放入水下200m深处，则此时压敏电阻R₂的阻值为20Ω．