如图*、乙所示,某科技小组自制了一个测量水深度的装置,它由测量头和控制盒构成,测量头的测量面是一个涂有绝缘漆的...
问题详情:
如图*、乙所示,某科技小组自制了一个测量水深度的装置,它由测量头和控制盒构成,测量头的测量面是一个涂有绝缘漆的面积为2cm2的压敏电阻R1,R1的电阻随水对它的压力F的变化而变化关系如图*所示。控制盒内有一个定值电阻R0和一个最大阻值为90Ω的滑动变阻器R2,电源电压保持不变.通过电路调节,可使控制盒的功率达到最大值Pm,科技小组通过控制盒的功率最小值和Pm的比值来标记水的深度.不计导线的电阻,电压表的量程为0~3V。小组在确保电路安全的情况下,进行如下电路*作:(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)R1未放入水中时,闭合S,断开S1,将R2的滑片移至最上端,此时电压表示数达到最大值,R0的电功率为P0;求:R1未放入水中时的电阻为_______Ω;
(2)测量头放到水下深度h1=10m时,闭合S,断开S1,将R2的滑片移至某一位置时,R0的电功率为P0ˊ,电路的总功率为P总,R1的电功率为P1,已知P0:P0ˊ=9:4,P总:P1=6:1 ,求:此时R0两端的电压为_______ V;
(3)测量头放到水下深度h2=3m时,调节电路,控制盒的最小功率与Pm的比值为______.
【回答】
30 2 5:18
【详解】
(1)由*图知,R1未放入水中时,压力为零,所以电阻为30Ω;
滑片在最上端时,R1与R0串联,此时电压表达到最大值,即R0消耗的电功率为:
;
(2)根据P0:P0ˊ=9:4可得:
,即,
解得:此时R0两端的电压为:;
10m深时,压敏电阻受到的压力为:
根据图像知,此时R1的阻值为10Ω。
根据P总:P1=6:1,根据可得:
,
解得:
;
前后两次电流比为:
,
根据得:
,
将代入解得:
;
10m深时,R0两端的电压为2V,所以电流为:
,
则电源电压为:
;
(3)根据题意:电源电压保持不变.通过电路调节,可使控制盒的功率达到最大值Pm,结合电压表的量程可知,电压表为3V时,控制盒的功率最大为:
;
测量头放到水下深度h2=3m时,受到压力为:
根据图像知,此时压敏电阻R1又为20Ω;
要使控制盒的功率最小,则控制盒电阻应最大,即R0与R2的电阻之和最大为:
,
根据得控制盒的最小功率为:
;
所以控制盒的最小功率与Pm的比值为:
。
知识点:电功率
题型:填空题
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