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(1)当池内水位升高时,RF受到水的压力将变大;
(2)请在图1中接入一电压表,要求当水位升高时电压表的示数增大
(3)若此电路能控制池内的最低水位0.5m,求所能控制的最高水位.
(4)为既能调高池内最高水位,又能使池内最高与最低水位的高度差保持不变,小明采取了减小R的调节方案,该该方案是不可行的(选填“可行”或“不可行”),你的理由是R的阻值调小时,RF1和RF2的阻值都会增大,所以池内最高水位也会增大,但是最高和最低水位时,RF的对应的阻值差(RF1-RF2)却保持不变,由图象可知池内最高与最低水位的高度差△H会增大.

分析 (1)根据p=ρgh判断出水位升高时压强的变化,进而判断出压力的变化;
(2)根据图2可知,当水位升高时,压力敏感电阻的阻值会变大,其两端的电压相应的会变大,所以电压表应并联在压力敏感电阻两端;
(3)根据图2可知,水位0.5m时,RF的电阻值,根据欧姆定律求出电路总电阻,进而求出电阻箱连入的阻值;再根据欧姆定律求出电磁铁线圈中的电流I≤0.04A时,电路总电阻,再求出RF的电阻值,根据图2读出最高水位;
(4)R的阻值调小时,RF1和RF2的阻值都会增大,所以池内最高水位也会增大,据此来回答问题.

解答 解:
(1)当池内水位升高时,根据p=ρgh可知,水对压敏电阻RF的压强变大,由F=pS可知,水对RF的压力变大;
(2)图1控制电路中,R、电磁铁、RF串联;根据图2可知,当水位升高时,压力敏感电阻的阻值会变大,由串联分压原理可知,RF两端的电压相应的会变大,所以电压表应并联在压力敏感电阻的两端,如下图所示:

(3)根据图2可知,水位为0.5m时,RF=200Ω,
此时控制电路的总电阻最小,所以电路中的电流最大,此时电路中的电流I=0.048A,
由I=$\frac{U}{R}$可得,电路中的总电阻:
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.048A}$=250Ω,
根据串联电路的电阻特点可得,电阻箱连入电路的电阻值:
R=R-RF=250Ω-200Ω=50Ω,
根据题意可知,当电流达到I′=0.04A时,铁质开关K被释放,排水电路开始排水,
此时控制电路中的总电阻:
R′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{12V}{0.04A}$=300Ω,
此时RF的阻值:RF′=R′-R=300Ω-50Ω=250Ω,
由图2可知,此时的最高水位为1m;
(4)当R的阻值调小时,由于控制电路中释放或吸上铁质开关的电流值不变,则控制电路对应的总电阻不变,由RF=R-R可知,RF1和RF2的阻值都会增大,所以池内最高水位也会增大,但是最高和最低水位时,RF的对应的阻值差(RF1-RF2)却保持不变,由图象可知池内最高与最低水位的高度差△H会增大,所以此方案不可行.

故答案为:(1)大;(2)如上图;(3)所能控制的最高水位1m;
(4)不可行;R的阻值调小时,RF1和RF2的阻值都会增大,所以池内最高水位也会增大,但是最高和最低水位时,RF的对应的阻值差(RF1-RF2)却保持不变,由图象可知池内最高与最低水位的高度差△H会增大.

点评 此题主要考查的是学生对液体压强特点、串联电路的分压特点、欧姆定律计算公式的理解和掌握,读懂图象是解决此题的关键.

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