题目内容
【题目】在某次综合实践活动中,小明利用蓄电池(电压为24V)、电压表(量程为0~15V)校准电阻R0,滑动变阻器R(最大阻值为100Ω)等器材,设计了一种测定油箱内油量的方案(图甲),选配合适的校准电阻值,能够使油箱装满汽油,滑动变阻器的触片在某一端时,油量表示数为最大值(即电压表示数达到最大值)油箱中的汽油用完,滑动变阻器的触片在另一端时,油量表示数为零(即电压表示数为零)
(1)校准电阻除了可以校准表盘,还有什么作用?校准电阻的阻值为多少?
(2)整个电路消耗的电功率的变化范围是多少?
(3)另一个小组的小红同学设计了如图乙所示的电路,请你从能耗的角度分析这种方案的优点。
【答案】(1)分压作用 60Ω;(2)3.6W~9.6W;(3)图乙的设计从能耗的角度看优点是节约电能。
【解析】
解:
(1)由题知,电源电压U=24V,电路中若没有变阻器R,则R两端电压等于电源电压24V,超过了电压表量程0﹣15V,会被烧坏,所以校准电阻R0串联在电路中,除了可以校准表盘,还起到分压的作用,能避免电压超过电压表量程而损坏;
当油箱装满汽油,由图甲知,滑片在下端,此时变阻器连入阻值最大,电压表示数达到最大值15V,
所以电路中电流:I=I0=IR===0.15A,
所以R0的阻值:R0====60Ω;
(2)当油箱装满汽油,变阻器连入阻值最大时,电路中电阻最大,电源电压一定,由P=知整个电路功率最小,
电路最小功率:P最小===3.6W;
当汽油用完时,滑片在另一端,即在上端,此时只有R0接入电路中,电路功率最大,
P最大===9.6W,
所以整个电路消耗的电功率的变化范围是3.6W~9.6W;
(3)由图乙知,滑动变阻器始终以最大值串联入电路中,电压表示数UV=IR滑,能反应测量的变化情况,且电路中电阻始终处于最大值,由P=可知电路中功率最小,由W=Pt可知,同样时间内电路消耗的电能最少,所以乙图的电路设计可以节能。
答:(1)校准电阻除了可以校准表盘,还有能起保护电路的作用,校准电阻的阻值为60Ω;
(2)整个电路消耗的电功率的变化范围是3.6W~9.6W;
(3)图乙的设计从能耗的角度看优点是节约电能。