科技小组设计了一个给工件镀膜的电路模型。通过改装电压表来观察和控制工作放入镀膜中的深度。如图，电源电压恒定，R0为定值电阻。在压敏电阻Rx上放有托盘，托盘上放有容器（不计托盘和容器的质量），容器内装有40N的水，闭合开关，用轻质硬杆连接不吸水的圆柱体工件，将工件两次浸入水中（均未浸没且不触底，水未溢出）。第一次工件下表面距水面2cm，电压表示数为6V，杆的作用力为10N；第二次工件下表面距水面6cm，电压表示数为4V，杆的作用力为6N，压敏电阻上的表面上受力面积为20cm2，其电阻值Rx随压力F的变化关系如右表。g取10N/kg。求：
（1）工件未浸入水中时，压敏电阻所受的压强；
（2）工件下表面距水面2cm时，其下表面所受水的压强；
（3）为使工件浸入镀膜液中的深度越深（未浸没），电压表示数越大，从而控制镀膜情况，你认为应该怎样利用现有元件改进该电路？
（4）在原设计电路中，如果工件两次浸入水中压敏电阻所受压强变化大于6000Pa，该电路的电源电压是多少？
解析：
（1）未浸入水中时，压敏所受压力等于水重。故其压强为：
P1= | G水 | = | 40N | =2×104Pa |
S | 20×10-4m2 |
（2）工件受到水的压强是：
P2=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-2m
=200Pa
（3）工件进入的越深，工件所受压力越大，电阻越小。电路中的总电阻越小，电流越大。故定值电阻R0两端的电压就越大。因此可将电压改接到与R0并联即可。
（4）其压强的变化量为大于6000Pa,故其压力变化量为：
△F=△PS>6000Pa×20×10-4m2=12N
通过整体法分析知，其压力的变化量与浮力变化量相等。即
△F浮=△F>12N
设工件的底面积为S’，则
第一次和第二次所受的浮力分别为(注：第一次是拉力，第二次是压力)：
F浮1=G-F1
F浮2=G+F2
△F浮= F浮2-F浮1=F1+F2=6N+10N=16N>12N（满足要求）
而
F浮1=ρ水gS’h1
F浮2=ρ水gS’h2
显然
ρ水gS’（h2-h1）=16N
代入数据计算工件下表面面积是：
S’=4×10-2m2
进而将S’代回计算出：
F浮1=8N
F浮2=24N
故二次对压敏电阻的压力分别是：
F'1=G水+ F浮1=40N+8N=48N
F'2=G水+ F浮2=40N+24N=64N
查表知，二次压敏电阻的大小分别是：
R1=16Ω
R2=8Ω
若电源电压为U，则根据题意和串联电路电流相等，分别有
6V | = | U-6V |
16Ω | R0 |
和
4V | = | U-4V |
8Ω | R0 |
联立并解之得：
U=12V
答案：
（1）2×104Pa
（2）200Pa
（3）12V
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