Question

如圖甲所示是一種自動(dòng)測(cè)定油箱內(nèi)油量多少的裝置．R是滑動(dòng)變阻器，它的金屬滑片連在杠桿的一端．從油量表（由電流表改裝而成）指針?biāo)�指的刻度，就可以知道油箱�?nèi)油量的多少．

（1）觀察分析圖甲可知，下列說(shuō)法正確的是________．
A．油量增加，R增大，油量表指針偏轉(zhuǎn)變小
B．油量增加，R減小，油量表指針偏轉(zhuǎn)變大
C．油量減少，R增大，油量表指針偏轉(zhuǎn)變大
D．油量減少，R減小，油量表指針偏轉(zhuǎn)變小
（2）圖甲裝置中應(yīng)用了哪些物理知識(shí)（寫出其中兩點(diǎn)）：a、________；b、________．電路中定值電阻R′的作用是________．
（3）司機(jī)王師傅發(fā)現(xiàn)他的汽車油量表壞了，打開一看是電阻R′壞了，想了解它的參數(shù)，只看到變阻器的銘牌上標(biāo)有“50Ω1A”的字樣．為確定壞了的電阻R′的阻值，他只拆下車上的油量表（量程：0～50L），另外找來(lái)電源、滑動(dòng)變阻器R₁、定值電阻R₂=5Ω和電壓表、開關(guān)等器材，用導(dǎo)線連接了如圖乙所示的電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)．調(diào)節(jié)變阻器R₁的阻值，得到下表所記錄的數(shù)據(jù)：

電壓表示數(shù)/V	0.50	0.60	0.75	1.00	1.50	3.00
油量表示數(shù)/L	0	10	20	30	40	50

試求：
①當(dāng)油量表的示數(shù)為0L時(shí)，通過(guò)油量表的電流是________A；當(dāng)油量表的示數(shù)為50L時(shí)，通過(guò)油量表的電流是________A．
②如圖甲所示，已知油箱無(wú)油時(shí)，金屬滑片在b端；油箱裝滿油時(shí)，金屬滑片在a端（油箱容積為50L）．請(qǐng)你分析計(jì)算出圖甲中損壞的電阻R′的阻值是多大？

Answer 1

解：（1）當(dāng)油面升高，浮子位置升高，在杠桿作用下，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變小，使電路中的電流變大，電流表示數(shù)變大；當(dāng)油面下降，浮子位置降低，在杠桿作用下，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變大，使電路中的電流變小，電流表示數(shù)變小．把電流表表盤的刻度轉(zhuǎn)換成油面高度就可以知道油箱內(nèi)的存油量．由此可知，該裝置涉及到浮力、杠桿、滑動(dòng)變阻器、電流表、歐姆定律等相關(guān)知識(shí)；R′的作用是可以防止電路中的電流過(guò)大而燒壞儀表，保護(hù)電路．
（2）①由表格數(shù)據(jù)可知，油量表的示數(shù)為0L時(shí)電壓表的示數(shù)為0.5V，對(duì)應(yīng)通過(guò)油量表的電流為I₀===0.1A；
油量表的示數(shù)為50L時(shí)電壓表的示數(shù)為3V，對(duì)應(yīng)通過(guò)油量表的電流為I₁===0.6A；
②當(dāng)金屬滑片在b端時(shí)通過(guò)油量表的電流為0.1A，
電源的電壓為U=I（R+R′）=0.1×（50Ω+R′）
金屬滑片在a端時(shí)通過(guò)油量表的電流為0.6A，
電源的電壓為U=I′R′=0.6R′，
所以0.1×（50Ω+R′）=0.6R′，
解得：R′=10Ω．
故答案為：（1）B；（2）杠桿；歐姆定律；保護(hù)電路；（3）0.1；0.6；（4）電阻R′的阻值為10Ω．
分析：（1）如圖，油面上升通過(guò)浮子和杠桿使滑動(dòng)變阻器連入的電阻變小，電路中的電流變大；油面下降通過(guò)浮子和杠桿使滑動(dòng)變阻器連入的電阻變大，電路中的電流變��；如果沒(méi)有定值電阻的話，則當(dāng)油箱中的油越來(lái)越多的時(shí)候，滑動(dòng)變阻器的阻值就會(huì)越來(lái)越小，此時(shí)電路中的電流就會(huì)越來(lái)越大，可能會(huì)燒壞油量表．
（2）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知油量為0、50L時(shí)對(duì)應(yīng)電壓表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出對(duì)應(yīng)油量表的電流；由甲圖可知變阻器和定值電阻R′串聯(lián)，當(dāng)金屬滑片在b端時(shí)通過(guò)油量表的電流為0.1A，金屬滑片在a端時(shí)通過(guò)油量表的電流為0.6A，根據(jù)電源的電壓不變，利用串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律求出電阻R′的阻值．
點(diǎn)評(píng)：在現(xiàn)實(shí)生活中很多測(cè)量?jī)x器都是由電流表或者電壓表改裝而成的，它們通過(guò)電路中的電流或電壓的變化來(lái)顯示所測(cè)物理量的變化的．