Question

14．如圖甲所示，是表示自動測定油箱內(nèi)油面高度的裝置，其中O點是金屬材料杠桿的支點．當(dāng)油箱內(nèi)油面高度在最高達1.2m，最低為0.2m位置時，R與油面高度h的關(guān)系如圖乙所示，定值電阻R₀=10Ω，A為油量表，它實際是一只量程為0～0.6A的電流表．電源電壓為6V且恒定不變．

（1）如圖甲所示，定值電阻R₀起保護電路 作用．
（2）在原電路中把電流表去掉，換成電壓表并聯(lián)在R兩端，如圖丙所示，當(dāng)油箱向外輸油時，電壓表示數(shù)變大；（填“變小”或“變大”或“不變”）
（3）根據(jù)乙、丙兩圖電路分析，當(dāng)油面高度降低到為0.2m不變時，此時定值電阻R₀的消耗電功率為多少？

Answer 1

分析 （1）如果沒有定值電阻的話，則當(dāng)油箱中的油越來越多的時候，滑動變阻器的阻值就會越來越小，此時電路中的電流就會越來越大，可能會燒壞電流表；
（2）由圖甲知，R與R₀串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在R兩端，向外輸油時，浮標下降，滑片向上移動，由此分析R連入電路中電阻的變化，由分壓原理可知電壓表示數(shù)的變化情況；
（3）由圖乙讀出油面高度0.2m時R連入電路的阻值，由串聯(lián)電路特點、歐姆定律和電功率公式計算R₀的消耗電功率．

解答 解：
（1）由電路圖可知，電路中如果沒有定值電阻R₀，則當(dāng)滑動變阻器滑片P滑到下端時，電路會短路，會損壞油量表與電源，由此可見，定值電阻R₀的作用是：保護電路，避免短路；
（2）由圖甲知，R與R₀串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在R兩端，向外輸油時，浮標下降，滑片向上移動，由此可知，變阻器R連入電路中電阻增大，由串聯(lián)電路的分壓原理可知，R兩端電壓增大，即電壓表示數(shù)變大；
（3）由圖乙讀出油面高度0.2m時，R連入電路的阻值為20Ω，
由串聯(lián)電路特點和歐姆定律可得此時電路中電流：
I=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$=$\frac{6V}{20Ω+10Ω}$=0.2A，
所以R₀的消耗電功率：
P₀=I²R₀=（0.2A）²×10Ω=0.4W．
故答案為：（1）保護電路；（2）變大；（3）定值電阻R₀的消耗電功率為0.4W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路特點和歐姆定律的應(yīng)用以及電功率公式的應(yīng)用，要能從圖象中獲取有用信息，屬于一道基礎(chǔ)題．