如圖*、乙所示,某科技小組自制了一個測量水深度的裝置,它由測量頭和控制盒構成,測量頭的測量面是一個塗有絕緣漆的...
問題詳情:
如圖*、乙所示,某科技小組自制了一個測量水深度的裝置,它由測量頭和控制盒構成,測量頭的測量面是一個塗有絕緣漆的面積爲2cm2的壓敏電阻R1,R1的電阻隨水對它的壓力F的變化而變化關係如圖*所示。控制盒內有一個定值電阻R0和一個最大阻值爲90Ω的滑動變阻器R2,電源電壓保持不變.通過電路調節,可使控制盒的功率達到最大值Pm,科技小組通過控制盒的功率最小值和Pm的比值來標記水的深度.不計導線的電阻,電壓表的量程爲0~3V。小組在確保電路安全的情況下,進行如下電路*作:(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)R1未放入水中時,閉合S,斷開S1,將R2的滑片移至最上端,此時電壓表示數達到最大值,R0的電功率爲P0;求:R1未放入水中時的電阻爲_______Ω;
(2)測量頭放到水下深度h1=10m時,閉合S,斷開S1,將R2的滑片移至某一位置時,R0的電功率爲P0ˊ,電路的總功率爲P總,R1的電功率爲P1,已知P0:P0ˊ=9:4,P總:P1=6:1 ,求:此時R0兩端的電壓爲_______ V;
(3)測量頭放到水下深度h2=3m時,調節電路,控制盒的最小功率與Pm的比值爲______.
【回答】
30 2 5:18
【詳解】
(1)由*圖知,R1未放入水中時,壓力爲零,所以電阻爲30Ω;
滑片在最上端時,R1與R0串聯,此時電壓表達到最大值,即R0消耗的電功率爲:
;
(2)根據P0:P0ˊ=9:4可得:
,即,
解得:此時R0兩端的電壓爲:;
10m深時,壓敏電阻受到的壓力爲:
根據圖像知,此時R1的阻值爲10Ω。
根據P總:P1=6:1,根據可得:
,
解得:
;
前後兩次電流比爲:
,
根據得:
,
將代入解得:
;
10m深時,R0兩端的電壓爲2V,所以電流爲:
,
則電源電壓爲:
;
(3)根據題意:電源電壓保持不變.通過電路調節,可使控制盒的功率達到最大值Pm,結合電壓表的量程可知,電壓表爲3V時,控制盒的功率最大爲:
;
測量頭放到水下深度h2=3m時,受到壓力爲:
根據圖像知,此時壓敏電阻R1又爲20Ω;
要使控制盒的功率最小,則控制盒電阻應最大,即R0與R2的電阻之和最大爲:
,
根據得控制盒的最小功率爲:
;
所以控制盒的最小功率與Pm的比值爲:
。
知識點:電功率
題型:填空題