Question

【題目】某同學(xué)要把電壓表改裝成可直接測量壓力的儀表，設(shè)計的電路如圖（a）所示。實驗器材如下：待改裝電壓表（量程0 ~ 3 V，可視為理想電壓表），定值電阻R0，壓敏電阻Rx，電源（4 V，內(nèi)阻不計），開關(guān)S，導(dǎo)線。選用的壓敏電阻阻值Rx隨壓力F變化的規(guī)律如圖（b）。

（1）實驗中隨著壓力F的增大，電壓表的示數(shù)__________。（填“變大”“不變”或“變小”）

（2）為使改裝后儀表的量程為0 ~ 160 N，且壓力160 N對應(yīng)電壓表3 V刻度，則定值電阻阻值R0 __________Ω，壓力0 N對應(yīng)電壓表__________V刻度。

（3）他發(fā)現(xiàn)這樣改裝后的儀表壓力刻度分布不均勻，想進一步把（2）中的壓力刻度改成均勻分布，應(yīng)選用另一壓敏電阻，其阻值Rx與壓力F變化關(guān)系式為__________。

Answer 1

【答案】 變大； 150； 1.5； ;

【解析】1）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電壓表的示數(shù)，由圖（b）可知，壓力越大越小，U越大，故電壓表的示數(shù)變大。（2）由圖（b）可知，當(dāng)時，，此時電壓表的示數(shù)，由，得；由圖（b）可知，當(dāng)時，，此時電壓表的示數(shù)為，可見壓力0N對應(yīng)電壓表1.5V刻度。（3）若選用圖（b）的壓敏電阻，則與壓力F的關(guān)系式為，代入，可得U 與F的關(guān)系式為，這樣改裝后的儀表壓力刻度分布是不均勻的。為了使壓力刻度分布均勻，應(yīng)另選用壓敏電阻，且仍要滿足量程為，F(xiàn)=0N標(biāo)在1.5V刻度，F=160N標(biāo)在3V刻度。由于電壓表的電壓刻度是均勻分布的，所以電壓和壓力一定要滿足線性關(guān)系，設(shè)U =kF+b，由時、，時、，可得b=1.5，，又，解得.