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=12V；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0～100mA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．已知水的密度为1.0×103kg/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） 图甲电路能测量的最大深度是多少米？ （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） 答案： 解：当潜水艇浮在水面上时，传感器受到的压力F=0N，对应的电阻R=480Ω， ∴电路中的电流I= UR0+R = 12V20Ω+480Ω =0.024A=24mA答：当该潜水艇浮在水面（压力传感器未浸入水中）时，电路中的电流为24mA 解：潜水艇下潜的越深，受到的压力F越大，R越小，则电路中的电流越大．当电流I=100mA=0.1A时，下潜最深． R总= UI = 12V0.1A =120Ω压力传感器阻值R′=R总﹣R0=120Ω﹣20Ω=100Ω由图乙得：当R′=100Ω时，F′=300N∴此时受到水的压强p= F'S = 300N60×10−4m2 =5×104Pa结合液体压强的计算公式P=ρ液gh，得此时水的深度h= Pρ液g = 5×104Pa1×103kg/m3×10N/kg =5m答：图甲电路能测量的最大深度是5m 解：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．答：改进的方法是换用更大量程的电流表（以上四点任选一点）

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