Question

20．如圖甲所示是水位檢測裝置的原理圖．柱形絕緣容器A內(nèi)部左右兩面插有豎直薄金屬板并與電路連接，底部有一小孔與湖水相通，且容器地面與警戒水位相平．已知電源電壓恒為6V，小燈泡標(biāo)有“2V 2W”字樣（不考慮溫度對燈絲電阻的影響）．兩金屬板間的湖水電阻R與x的關(guān)系如圖乙所示（x為容器內(nèi)水柱高度h的倒數(shù)，即x=$\frac{1}{h}$）．容器內(nèi)水柱越高，電表的讀數(shù)越大．當(dāng)湖水水位高于警戒水位5m時，燈泡正常工作．

Answer 1

分析 （1）容器內(nèi)水位上升時，根據(jù)湖水的電阻的變化利用歐姆定律得出電流表的示數(shù)變化．
（2）知道燈泡的額定電壓和額定功率，根據(jù)P=UI求出燈泡正常工作時電路的電流；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出湖水電阻兩端的電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出湖水的電阻，利用圖象找到對應(yīng)的x求出湖水水位高于警戒線的高度．

解答 解：（1）當(dāng)超過警戒水位時，容器內(nèi)水柱越高，由x=$\frac{1}{h}$可知，x越小，由圖象可知：A內(nèi)湖水電阻R變小，則電路中的總阻值變小，由I=$\frac{U}{R}$可知，電流表的示數(shù)變大；
（2）燈泡正常發(fā)光時，其兩端的電壓為2V，
由P=UI可得，電路中的電流：
I=I_L=$\frac{{P}_{L}}{{U}_{L}}$=$\frac{2W}{2V}$=1A；
因串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和，
所以湖水電阻兩端的電壓：
U_R=U-U_L=6V-2V=4V，
則湖水電阻的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{4V}{1A}$=4Ω，
由圖象可知，當(dāng)R=4Ω時，x=$\frac{1}{h}$=0.2m^-1，
所以，h=5m．
故答案為：大；5．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用，由圖象判斷水位的高度，體現(xiàn)了物理在實(shí)際生活中的應(yīng)用．