Question

【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。

Answer 1

【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。