Question

11．如图甲所示，是表示自动测定油箱内油面高度的装置．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=5Ω，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，若此油箱内油面为最高值1.2m时，请根据甲、乙两图分析计算电路中的电流是多少？
（2）在原电路把电流表去掉，换成电压表并在R两端，如图丙所示，当电压表示数变大时，表示油箱中的油面在下降；（填“下降”或“上升”或“不变”）
（3）根据丙图电路分析，当电压表的示数为4V时，定值电阻R₀消耗的电功率为多少？

Answer 1

分析 （1）由图甲知R₀与R串联，油量表（电流表）测电路中电流，由乙图知油面高1.2m时R连入电路的阻值，由串联电路特点和欧姆定律计算电路中电流；
（2）由串联电路的分压原理分析电压表示数变大时R连入阻值的变化，从而分析油面的变化情况；
（3）由串联电路电压特点知R₀两端电压，由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$计算R₀消耗的电功率．

解答 解：
（1）由图甲知R₀与R串联，油量表（电流表）测电路中电流，
由乙图知油面高1.2m时R连入电路的阻值为5Ω，
由串联电路特点和欧姆定律计算电路中电流：I=$\frac{U}{R+{R}_{0}}$=$\frac{6V}{5Ω+5Ω}$=0.6A；
（2）图丙中电压表与R并联，由串联电路的分压原理知，电压表示数变大时，R连入电路的阻值变大，即滑片上移，由图甲可知浮标下降，即油面下降；
（3）串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和，
当电压表的示数为4V时，定值电阻R₀两端电压为：U₀=U-U_R=6V-4V=2V，
所以R₀消耗的电功率：P₀=$\frac{{{U}_{0}}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（{2V）}^{2}}{5Ω}$=0.8W．
答：（1）油箱内油面为最高值1.2m时，电路中的电流是0.6A；
（2）下降；
（3）当电压表的示数为4V时，定值电阻R₀消耗的电功率为0.8W．

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．