Question

【題目】在某次綜合實(shí)踐活動(dòng)中，小明利用蓄電池（電壓為24V）、電壓表（量程為0～15V）校準(zhǔn)電阻R0，滑動(dòng)變阻器R（最大阻值為100Ω）等器材，設(shè)計(jì)了一種測(cè)定油箱內(nèi)油量的方案（圖甲），選配合適的校準(zhǔn)電阻值，能夠使油箱裝滿汽油，滑動(dòng)變阻器的觸片在某一端時(shí)，油量表示數(shù)為最大值（即電壓表示數(shù)達(dá)到最大值）油箱中的汽油用完，滑動(dòng)變阻器的觸片在另一端時(shí)，油量表示數(shù)為零（即電壓表示數(shù)為零）

（1）校準(zhǔn)電阻除了可以校準(zhǔn)表盤，還有什么作用？校準(zhǔn)電阻的阻值為多少？

（2）整個(gè)電路消耗的電功率的變化范圍是多少？

（3）另一個(gè)小組的小紅同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路，請(qǐng)你從能耗的角度分析這種方案的優(yōu)點(diǎn)。

Answer 1

【答案】（1）分壓作用 60Ω；（2）3.6W～9.6W；（3）圖乙的設(shè)計(jì)從能耗的角度看優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約電能。

【解析】

解：

（1）由題知，電源電壓U=24V，電路中若沒有變阻器R，則R兩端電壓等于電源電壓24V，超過了電壓表量程0﹣15V，會(huì)被燒壞，所以校準(zhǔn)電阻R0串聯(lián)在電路中，除了可以校準(zhǔn)表盤，還起到分壓的作用，能避免電壓超過電壓表量程而損壞；

當(dāng)油箱裝滿汽油，由圖甲知，滑片在下端，此時(shí)變阻器連入阻值最大，電壓表示數(shù)達(dá)到最大值15V，

所以電路中電流：I=I0=IR===0.15A，

所以R0的阻值：R0====60Ω；

（2）當(dāng)油箱裝滿汽油，變阻器連入阻值最大時(shí)，電路中電阻最大，電源電壓一定，由P=知整個(gè)電路功率最小，

電路最小功率：P最小===3.6W；

當(dāng)汽油用完時(shí)，滑片在另一端，即在上端，此時(shí)只有R0接入電路中，電路功率最大，

P最大===9.6W，

所以整個(gè)電路消耗的電功率的變化范圍是3.6W～9.6W；

（3）由圖乙知，滑動(dòng)變阻器始終以最大值串聯(lián)入電路中，電壓表示數(shù)UV=IR滑，能反應(yīng)測(cè)量的變化情況，且電路中電阻始終處于最大值，由P=可知電路中功率最小，由W=Pt可知，同樣時(shí)間內(nèi)電路消耗的電能最少，所以乙圖的電路設(shè)計(jì)可以節(jié)能。

答：（1）校準(zhǔn)電阻除了可以校準(zhǔn)表盤，還有能起保護(hù)電路的作用，校準(zhǔn)電阻的阻值為60Ω；

（2）整個(gè)電路消耗的電功率的變化范圍是3.6W～9.6W；

（3）圖乙的設(shè)計(jì)從能耗的角度看優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約電能。