Question

2．如圖甲所示是一種顯示油箱內(nèi)油量變化的裝置．其中R是滑動(dòng)變阻器的電阻片，滑動(dòng)變阻器的滑片跟滑桿相連，滑杠可以繞固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端固定著一個(gè)浮子．油箱中的油量的變化可以轉(zhuǎn)換成電流表的示數(shù)變化．

（1）請(qǐng)分析說(shuō)明，在這個(gè)裝置中，電流表示數(shù)越大，表示油箱中的油量越多還是越少？
（2）若電源電壓為12V，定值電阻R₀=20Ω，油量變化時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻值在0～40Ω間變化，求油從滿箱到空箱變化時(shí)對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)變化范圍．
（3）乙圖中是用電壓表改裝的油量表，對(duì)于這樣一個(gè)正常工作的油量表，你認(rèn)為其主要不足是什么？怎樣改進(jìn)？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)歐姆定律可知電流表示數(shù)越大時(shí)電路中總電阻的變化，進(jìn)一步判斷R阻值的變化，然后判斷浮標(biāo)和液面的變化，從而得出油箱中的油量變化；
（2）滿箱時(shí)，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)歐姆定律求出電路中電流表的最大示數(shù)；空箱時(shí)，R接入電路中的電阻最大，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電流表的最小示數(shù)，然后得出電流表示數(shù)的變化范圍；
（3）由圖乙可知，R₀與R串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，當(dāng)油箱內(nèi)油越多時(shí)，R接入電路中的電阻越小，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流和R₀兩端的電壓變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知油量表示數(shù)的變化，然后與生活實(shí)際相比較判斷不足之處和改進(jìn)措施．

解答 解：（1）電源的電壓一定，由R=$\frac{U}{I}$可知，電流表示數(shù)越大時(shí)，電路中的總電阻越小，R接入電路中的電阻越小，此時(shí)浮標(biāo)上移，油面上升，表示油箱中的油量越多；
（2）滿箱時(shí)，電路為R₀的簡(jiǎn)單電路，電流表的最大示數(shù)：
I=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{12V}{20Ω}$=0.6A，
空箱時(shí)，R=40Ω，R與R₀串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電流表的最小示數(shù)：
I′=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$=$\frac{12V}{20Ω×40Ω}$=0.2A，
所以，油從滿箱到空箱變化時(shí)對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)變化范圍為0.6A～0.2A；
（3）由圖乙可知，R₀與R串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，
當(dāng)油箱內(nèi)油越多時(shí)，R接入電路中的電阻越小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流越大，R₀兩端的電壓越大，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R兩端的電壓越小，油量表的示數(shù)越小，
這與生活中油箱內(nèi)油越多、油量表示數(shù)越大相反，應(yīng)將電壓表并聯(lián)在R₀兩端．
答：（1）電流表示數(shù)越大油箱中油量越多；因電源的電壓一定，電流表示數(shù)增大，由歐姆定律可知電路中的總電阻越小，滑動(dòng)變阻器滑片下移，必定是因?yàn)楦軛U另一端的浮子上移了，即油量越來(lái)越多；
（2）油從滿箱到空箱變化時(shí)對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)變化范圍為0.6A～0.2A；
（3）不足之處：電壓表示數(shù)的變化與油量的變化相反，油量越大電壓表的示數(shù)越�。�
改進(jìn)：將電壓表并在R₀兩端．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了歐姆定律的應(yīng)用、油量表的改裝等問(wèn)題，認(rèn)真審題，充分理解題意、分析清楚電路結(jié)構(gòu)、熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律即可解題．