Question

（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）

Answer 1

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_總=

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_總-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_定=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_滑=U-U_定=6V-3V=3V，
滑動變阻器消耗的功率：
P_滑=U_滑I₃=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．