Question

如圖為自動(dòng)測定油箱內(nèi)油面高度的裝置原理圖．其中R為滑動(dòng)變阻器，R′為校準(zhǔn)電阻、A為油量表（即電流表）．當(dāng)油箱內(nèi)油面高度在最高或最低位置時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片P恰好能分別滑至兩端．已知電源電壓U為120V，當(dāng)箱內(nèi)油面達(dá)到最高位置時(shí)，電流表的讀數(shù)為0.6A．
求：（1）R′的阻值為多大？
（2）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，R連入電路的阻值多大？此時(shí)R′消耗的電功率多大？
（3）該裝置中，若沒有R′，電路將會(huì)出現(xiàn)什么情況？

Answer 1

解：（1）當(dāng)箱內(nèi)油面達(dá)到最高位置時(shí)，電路中只有R′接入，
所以R′的阻值為R′===200Ω；
答：R′的阻值為為200Ω．
（2）當(dāng)I₂=0.2A時(shí)，電路的總電阻為R_總===600Ω，
R連入電路的阻值為R=R_總-R′=600Ω-200Ω=400Ω，
此時(shí)R′消耗的電功率為P=I₂²R′=（0.2A）²×200Ω=8W；
答：R連入電路的阻值為400Ω；此時(shí)R′消耗的電功率為8W．
（3）如果郵箱中的油越來越多的時(shí)候，滑動(dòng)變阻器的阻值就會(huì)越來越小，此時(shí)電路中的電流就會(huì)越來越大，為了防止由于電流過大而燒壞油量表（電流表），應(yīng)該給電路中串聯(lián)一個(gè)定值電阻，這樣就可以防止電路中的電流過大而燒壞儀表．
分析：（1）由題意可知，當(dāng)箱內(nèi)油面達(dá)到最高位置時(shí)，滑片指在最下方，則滑動(dòng)變阻器短路，電路中只有R′接入，則由歐姆定律可得出電阻R′的阻值；
（2）由電路圖可知，電阻R′和變阻器R串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出電流表示數(shù)為0.2A時(shí)的總電阻，再根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)求出R連入電路的阻值，根據(jù)P=I²R求出此時(shí)R′消耗的電功率；
（3）如果沒有定值電阻，則當(dāng)油箱中的油越來越多的時(shí)候，滑動(dòng)變阻器的阻值就會(huì)越來越小，此時(shí)電路中的電流就會(huì)越來越大，可能會(huì)燒壞油量表．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率的計(jì)算，以及定值電阻在電路中的作用；重點(diǎn)在于如何根據(jù)題意找出我們所熟悉的物理模型，從而根據(jù)物理知識(shí)求解．