(2012?松北區(qū)二模)如圖所示,是小麗在實驗室設(shè)計的,自動測定油箱內(nèi)油面高度的裝置圖.R是滑動變阻器,它的金屬片是杠桿的一端,R′是定值電阻,電源電壓為6V.當油箱內(nèi)裝滿油時,金屬片恰好連a端,油量表(用電流表改裝,)的示數(shù)是0.6A;當油箱內(nèi)無油時,金屬片恰好連b端,油量表的示數(shù)是0.1A.請回答下列問題:
(1)定值電阻R′的規(guī)格?滑動變阻器的最大阻值?
(2)當油量表的示數(shù)是0.3A時,滑動變阻器消耗的功率是多少?
(3)你認為她在設(shè)計該裝置的電路時,在選擇器材的過程中應(yīng)考慮什么問題?(說出兩條)
分析:(1)當油箱內(nèi)裝滿油時,電路為R′的簡單電路,根據(jù)歐姆定律求出定值電阻的阻值;當油箱內(nèi)無油時,R′與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián),根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻,再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出滑動變阻器的最大阻值;
(2)根據(jù)歐姆定律求出當油量表的示數(shù)是0.3A時定值電阻兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓,根據(jù)P=UI求出滑動變阻器消耗的電功率;
(3)為保護電流表,應(yīng)注意選擇電源和保護電阻R′;為提高油量表的靈敏度應(yīng)注意電流表量程的選擇.
解答:解:(1)當油箱內(nèi)裝滿油時,電路為R′的簡單電路,
根據(jù)歐姆定律可得:
R′=
U
I1
=
6V
0.6A
=10Ω,
當油箱內(nèi)無油時,R′與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián),
電路中的總電阻:
R=
U
I2
=
6V
0.1A
=60Ω,
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
∴滑動變阻器的最大阻值:
R=R-R′=60Ω-10Ω=50Ω;
(2)當油量表的示數(shù)是0.3A時,定值電阻兩端的電壓:
U=I3R′=0.3A×10Ω=3V,
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
∴滑動變阻器兩端的電壓:
U=U-U=6V-3V=3V,
滑動變阻器消耗的功率:
P=UI3=3V×0.3A=0.9W;
(3)①為保護電流表,選擇電源和R′時,電壓與R′的比值應(yīng)小于(或等于)電流表的量程(或應(yīng)考慮當P在a點時電流不超過電流表的量程);
②為了提高油量表的靈敏度,應(yīng)選擇在電流表0~0.6A的量程標注刻度;為了確保使油量在電流表0.1A~0.6A的范圍內(nèi)變化,應(yīng)考慮電源電壓、R′與R的合理配置.
答:(1)定值電阻R′的規(guī)格為10Ω,滑動變阻器的最大阻值為50Ω;
(2)當油量表的示數(shù)是0.3A時,滑動變阻器消耗的功率是0.9W;
(3)①為保護電流表,選擇電源和R′時,電壓與R′的比值應(yīng)小于(或等于)電流表的量程(或應(yīng)考慮當P在a點時電流不超過電流表的量程);
②為了提高油量表的靈敏度,應(yīng)選擇在電流表0~0.6A的量程標注刻度;為了確保使油量在電流表0.1A~0.6A的范圍內(nèi)變化,應(yīng)考慮電源電壓、R′與R的合理配置.
點評:此題通過油箱改裝圖,考查到了歐姆定律、電流表的使用和讀數(shù)等電學綜合知識;理解圖示的原理、能夠從題中抓住關(guān)鍵詞語是解答此類題目的關(guān)鍵.
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