Question

14．如图所示，是一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属片是杠杆的一端，R′是阻值为12Ω的定值电阻，电流表量程为0-0.6A，电源电压为6V，由油量表（用电流表改装）的指针指示的刻度就可知油箱内油的多少．求：
（1）定值电阻R′的主要作用．
（2）当油量表的指针指在刻度盘中央时，滑动变阻器接入的电阻是多少？
（3）在这个装置中，电流表示数越大，表示油箱中的油量越多还是越少？请说明理由．

Answer 1

分析 （1）如果没有定值电阻的话，则当邮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，可能会烧坏油量表；
（2）根据电流表的量程确定当油量表的指针指在刻度盘中央时电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出滑动变阻器接入的电阻；
（3）根据欧姆定律可知电流表示数越大时电路中总电阻的变化，进一步判断R阻值的变化，然后判断浮标和液面的变化，从而得出油箱中的油量变化．

解答 解：（1）如果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，为了防止由于电流过大而烧坏油量表（电流表），应该给电路中串联一个定值电阻，这样就可以防止电路中的电流过大而烧坏仪表；
（2）电流表量程为0～0.6A，当油量表的指针指在刻度盘中央时，电路中的电流I=0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电路中的总电阻：
R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入的电阻：
R=R_总-R′=20Ω-12Ω=8Ω；
（3）由R=$\frac{U}{I}$可知，电流表示数越大时，电路中的总电阻越小，R接入电路中的电阻越小，
此时浮标上移，油面上升，表示油箱中的油量越多．
答：（1）定值电阻R′的主要作用是保护电路，防止油量表烧坏；
（2）当油量表的指针指在刻度盘中央时，滑动变阻器接入的电阻是8Ω；
（3）在这个装置中，电流表示数越大，表示油箱中的油量越多；
理由：由R=$\frac{U}{I}$可知，电流表示数越大时，电路中的总电阻越小，R接入电路中的电阻越小，此时浮标上移，油面上升，表示油箱中的油量越多．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，会判断油面变化时滑动变阻器的阻值如何变化是本题的关键．