Question

某同学设计了一个利用如图甲所示的电路测量海水的深度，其中R₁=2Ω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，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．（设海水密度ρ海水=1.0×10³kg/m³）．求：
（1）当A示数为0.2A时，压敏电阻R₂的阻值是多少？
（2）如图乙所示，当压敏电阻R₂的阻值为20Ω时，求此时压敏电阻R₂所处的海水深度是多少？
（3）若A的最大测量值为0.6A，则使用此方法能测量出海水的最大深度是多少？

Answer

（1）根据欧姆定律公式及串联电路的特点可求题目中的某些电学物理量；
（2）认真分析图象的含义，再结合电路图可求海水深度；
（3）将电学中的欧姆定律与力学中的液体压强有机结合起来，以压敏电阻做为媒介；可求最大深度
【解析】
（1）当电流表示数为0.2A时，总电阻为：R===30Ω；
压敏电阻R2的阻值为：R2=R-R1=30Ω-2Ω=28Ω；
（2）根据图象可知：当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，压敏电阻受到海水的压力为4×104N；
则压敏电阻受到的压强为：P===2×106Pa；
则压敏电阻R2所处的海水深度是：h===200m；
（3）当电流表示数达到最大0.6A时，总电阻为：R===10Ω；
此时压敏电阻R2的阻值为：R2=R-R1=10Ω-2Ω=8Ω；
根据图象可知：当压敏电阻R2的阻值为8Ω时，压敏电阻受到海水的压力为10×104N；
则压敏电阻受到的压强为：P大===5×106Pa；
则使用此方法能测量出海水的最大深度是：h大===500m；
答：（1）当A示数为0.2A时，压敏电阻R2的阻值是28Ω；
（2）当压敏电阻R2的阻值为20Ω时，求此时压敏电阻R2所处的海水深度是200m；
（3）若A的最大测量值为0.6A，则使用此方法能测量出海水的最大深度是500m．