Question

4．如圖甲表示一種自動(dòng)測(cè)定油箱內(nèi)油面高度的油量表（實(shí)際上是量程為0-0.6A的電流表改裝而成），滑動(dòng)變阻器R的最大值為60Ω，金屬杠桿的右端是滑動(dòng)變阻器的滑片．從油量表指針?biāo)�指的刻度，就可以知道油箱�?nèi)油面的高度．電源電壓為24V，R₀為定值電阻．

（1）R₀的作用是保護(hù)電路，當(dāng)油箱油面下降時(shí)，油量表的示數(shù)將變小．
（2）若油箱裝滿汽油時(shí)，滑動(dòng)變阻器的觸頭在變阻器的一個(gè)端點(diǎn)，油量表示數(shù)剛好為最大值，則R₀=40Ω．當(dāng)油箱中的汽油用完時(shí)（此時(shí)滑動(dòng)變阻器的觸頭在另一端），電路中的電流為0.24A．
（3）改裝設(shè)計(jì)：用電壓表代替電流表做油量表，如圖所示乙圖，若要求電壓表的示數(shù)隨油量的升高而增大，則M、N應(yīng)分別與ac（或bc）（選填：“ab”、“bc”、“ac”）相連接．

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(lái)越多的時(shí)候，滑動(dòng)變阻器的阻值就會(huì)越來(lái)越小，此時(shí)電路中的電流就會(huì)越來(lái)越大，可能會(huì)燒壞電流表；當(dāng)油箱中的油面下降時(shí)，根據(jù)滑片的移動(dòng)可知接入電路中電阻的變化，利用歐姆定律即可得出電流表的示數(shù)變化；
（2）當(dāng)油箱裝滿汽油時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0，電路為R₀的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)歐姆定律求出R₀的阻值；當(dāng)油箱中的汽油用完時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻完全接入電路中，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流；
（3）當(dāng)油量增加時(shí)，浮標(biāo)上移，滑片下移，要求電壓表的示數(shù)隨油量的升高而增大，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻變大時(shí)電壓表與變阻器并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻變小時(shí)電壓表與R₀并聯(lián)，據(jù)此進(jìn)行解答．

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(dòng)變阻器滑片P滑到下端時(shí)，電路會(huì)短路，會(huì)損壞油量表與電源，由此可見，定值電阻R₀的作用是：保護(hù)電路，避免短路；當(dāng)油箱中的油面下降時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值會(huì)變大，由I=$\frac{U}{R}$可知，油量表（電流表）的示數(shù)會(huì)變��；
（2）當(dāng)油箱裝滿汽油時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0，電路為R₀的簡(jiǎn)單電路，
此時(shí)電路中的電流I=0.6A，則R₀的阻值：
R₀=$\frac{U}{I}$=$\frac{24V}{0.6A}$=40Ω；
當(dāng)油箱中的汽油用完時(shí)，滑動(dòng)變阻器的最大阻值和R₀串聯(lián)，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I′=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$=$\frac{24V}{60Ω+40Ω}$=0.24A；
（3）當(dāng)油量增加時(shí)，浮標(biāo)上移，滑片下移，若R接入電路中的電阻變大，電壓表并聯(lián)在R兩端，電路連接如圖1所示，即M、N應(yīng)分別與ac相連接；
若R接入電路中的電阻變小，電壓表應(yīng)并聯(lián)在R₀兩端，電路連接如圖2所示，即M、N應(yīng)分別與bc相連接．

故答案為：（1）保護(hù)電路；��；（2）40；0.24；（3）ac（或bc）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用以及電路的動(dòng)態(tài)分析，要注意最后一問中條件“電壓表的示數(shù)隨油量的升高而增大”的應(yīng)用．