Question

2．禅城三中物理兴趣小组利用学习过的知识和使用过的器材设计了一种“油量表”，用它来测量油箱内油面的高低，其原理结构如图所示．图中P和ab为金属片，R′为定值电阻．其中R′=24Ω，R_ab的最大值为72Ω，电源电压为12V不变．问：

（1）根据其原理图，油量表即我们学习使用过的电压表，按照题目条件和图甲的设计，其最大示数可以达到9V．
（2）R′的主要作用是保护电路．
（3）有同学认为如图的设计有不足之处，请你分析油量表的示数随油量增加是如何变化的？油量增加，油量表（电压表）示数变小．

Answer 1

分析 （1）根据测量表是串联还是并联即可判定是电压表还是电流表；当称量物体重量达到最大值时，R_ab的阻值达到最大值，再根据“串联分压”即可求得R_ab两端的电压．
（2）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，可能会烧坏电源．
（3）由（1）分析即可．

解答 解：
（1）由图油量表与R_ab是并联的，所以油量表是电压表；
由图R′与R_ab串联，根据串联分压可知，当滑片在a端时，R_ab连入阻值最大，分得电压最大，即油量表示数最大，
则有：$\frac{{U}_{ab}}{U′}$=$\frac{{R}_{ab}}{R′}$=$\frac{72Ω}{24Ω}$=$\frac{3}{1}$；
又因为U_ab+U′=12V；
解得：U_ab=9V，即油量表最大为9V；
（2）R′的作用是可以防止P滑到b端时电源短路烧坏电源，保护电路；
（3）由（1）可知，油量达到最大时，P滑到最下端，油量表示数最大，油量最少时，P滑到最上端，油量表示数最小，即油量表示数与油量变化不一致．
故答案为：
（1）电压；9V；（2）保护电路；（3）油量表示数与油量变化不一致；油量增加，油量表（电压表）示数变小．

点评 本题考查串联电路特点和欧姆定律的应用，在现实生活中很多测量仪器都是由电流表或者电压表改装而成的，它们通过电路中的电流或电压的变化来显示所测物理量的变化的．