Question

如圖甲所示是一種自動測定油箱內油量多少的裝置．R是滑動變阻器，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）指針所指的刻度，就可以知道油箱內油量的多少．

（1）觀察分析圖甲可知，下列說法正確的是________．
A．油量增加，R增大，油量表指針偏轉變小
B．油量增加，R減小，油量表指針偏轉變大
C．油量減少，R增大，油量表指針偏轉變大
D．油量減少，R減小，油量表指針偏轉變小
（2）圖甲裝置中應用了哪些物理知識（寫出其中兩點）：a、________；b、________．電路中定值電阻R′的作用是________．
（3）司機王師傅發現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，只看到變阻器的銘牌上標有“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），另外找來電源、滑動變阻器R₁、定值電阻R₂=5Ω和電壓表、開關等器材，用導線連接了如圖乙所示的電路進行了實驗．調節變阻器R₁的阻值，得到下表所記錄的數據：

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

試求：
①當油量表的示數為0L時，通過油量表的電流是________A；當油量表的示數為50L時，通過油量表的電流是________A．
②如圖甲所示，已知油箱無油時，金屬滑片在b端；油箱裝滿油時，金屬滑片在a端（油箱容積為50L）．請你分析計算出圖甲中損壞的電阻R′的阻值是多大？

Answer 1

解：（1）當油面升高，浮子位置升高，在杠桿作用下，滑動變阻器連入電路的阻值變小，使電路中的電流變大，電流表示數變大；當油面下降，浮子位置降低，在杠桿作用下，滑動變阻器連入電路的阻值變大，使電路中的電流變小，電流表示數變小．把電流表表盤的刻度轉換成油面高度就可以知道油箱內的存油量．由此可知，該裝置涉及到浮力、杠桿、滑動變阻器、電流表、歐姆定律等相關知識；R′的作用是可以防止電路中的電流過大而燒壞儀表，保護電路．
（2）①由表格數據可知，油量表的示數為0L時電壓表的示數為0.5V，對應通過油量表的電流為I₀===0.1A；
油量表的示數為50L時電壓表的示數為3V，對應通過油量表的電流為I₁===0.6A；
②當金屬滑片在b端時通過油量表的電流為0.1A，
電源的電壓為U=I（R+R′）=0.1×（50Ω+R′）
金屬滑片在a端時通過油量表的電流為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，油面上升通過浮子和杠桿使滑動變阻器連入的電阻變小，電路中的電流變大；油面下降通過浮子和杠桿使滑動變阻器連入的電阻變大，電路中的電流變小；如果沒有定值電阻的話，則當油箱中的油越來越多的時候，滑動變阻器的阻值就會越來越小，此時電路中的電流就會越來越大，可能會燒壞油量表．
（2）根據表格數據可知油量為0、50L時對應電壓表的示數，根據歐姆定律求出對應油量表的電流；由甲圖可知變阻器和定值電阻R′串聯，當金屬滑片在b端時通過油量表的電流為0.1A，金屬滑片在a端時通過油量表的電流為0.6A，根據電源的電壓不變，利用串聯電路的特點和歐姆定律求出電阻R′的阻值．
點評：在現實生活中很多測量儀器都是由電流表或者電壓表改裝而成的，它們通過電路中的電流或電壓的變化來顯示所測物理量的變化的．