Question

14．如图甲所示，是表示自动测定油箱内油面高度的装置，其中O点是金属材料杠杆的支点．当油箱内油面高度在最高达1.2m，最低为0.2m位置时，R与油面高度h的关系如图乙所示，定值电阻R₀=10Ω，A为油量表，它实际是一只量程为0～0.6A的电流表．电源电压为6V且恒定不变．

（1）如图甲所示，定值电阻R₀起保护电路 作用．
（2）在原电路中把电流表去掉，换成电压表并联在R两端，如图丙所示，当油箱向外输油时，电压表示数变大；（填“变小”或“变大”或“不变”）
（3）根据乙、丙两图电路分析，当油面高度降低到为0.2m不变时，此时定值电阻R₀的消耗电功率为多少？

Answer 1

分析 （1）如果没有定值电阻的话，则当油箱中的油越来越多的时候，滑动变阻器的阻值就会越来越小，此时电路中的电流就会越来越大，可能会烧坏电流表；
（2）由图甲知，R与R₀串联，电压表并联在R两端，向外输油时，浮标下降，滑片向上移动，由此分析R连入电路中电阻的变化，由分压原理可知电压表示数的变化情况；
（3）由图乙读出油面高度0.2m时R连入电路的阻值，由串联电路特点、欧姆定律和电功率公式计算R₀的消耗电功率．

解答 解：
（1）由电路图可知，电路中如果没有定值电阻R₀，则当滑动变阻器滑片P滑到下端时，电路会短路，会损坏油量表与电源，由此可见，定值电阻R₀的作用是：保护电路，避免短路；
（2）由图甲知，R与R₀串联，电压表并联在R两端，向外输油时，浮标下降，滑片向上移动，由此可知，变阻器R连入电路中电阻增大，由串联电路的分压原理可知，R两端电压增大，即电压表示数变大；
（3）由图乙读出油面高度0.2m时，R连入电路的阻值为20Ω，
由串联电路特点和欧姆定律可得此时电路中电流：
I=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$=$\frac{6V}{20Ω+10Ω}$=0.2A，
所以R₀的消耗电功率：
P₀=I²R₀=（0.2A）²×10Ω=0.4W．
故答案为：（1）保护电路；（2）变大；（3）定值电阻R₀的消耗电功率为0.4W．

点评 本题考查了串联电路特点和欧姆定律的应用以及电功率公式的应用，要能从图象中获取有用信息，属于一道基础题．