Question

小明自制了一個測定水箱水位高度的裝置，如圖甲所示，桿DP可繞O點轉動，R₀是定值電阻，R是滑動變阻器，當水面在A處時，水面高60cm，滑動變阻器的滑片P恰好在最下端；當水面在B處時，水面高10cm，滑片P在最上端，從水位表指針所指刻度，可知水箱內水面高度．電流I和水面高h關系圖象如圖乙所示，電源電壓6V不變．（g=10N/kg）問：
（1）甲圖的水位表是由______表（選填：“電流”或“電壓”）改裝而成．
（2）定值電阻R₀的作用是______，R₀的阻值是多少？
（3）當滑動變阻器連入電阻為10Ω時，水面高度是多少？

Answer 1

解：（1）由電路圖可知，水位表串聯在電路中，說明水表是由電流表改裝而成；
若水位表由電壓表改裝而成，則電路斷路，水位表的示數不隨水位的變化而變化．
（2）由圖甲所示電路圖可知，電阻R₀串聯在電路中，
可以保護電路中的電流表與電源不被損壞；
由電路圖可知：當水面在A處，滑片P恰好在最下端時，
只有電阻R₀連入電路，h_A=60cm，
由圖乙所示圖象可知，此時電路電流I_A=0.6A，
∵I=，
∴電阻R₀的阻值R₀===10Ω；
（3）當滑動變阻器連入電路的阻值為10Ω時，電路中的電流：
I′===0.3A，
由圖乙所示圖象可知，此時水位高度為h′=50cm．
答：（1）甲圖的水位表是由電流表改裝而成．
（2）定值電阻R₀的作用是：保護電路中的電流表與電源不被損壞，R₀的阻值是10Ω．
（3）當滑動變阻器連入電阻為10Ω時，水面高度是50cm．
分析：（1）電流表應串聯在電路中，電壓表并聯在電路中，根據電路圖，分析電路結構，判斷水位表由什么表改裝而成．
（2）分析電路圖，確定電阻R₀的作用；當水面在A處時，水面高60cm，滑動變阻器的滑片P恰好在最下端，由圖乙所示圖象找出電路中的電流，已知電源電壓，由歐姆定律可求出電阻R₀的阻值．
（3）由串聯電路特點求出，滑動變阻器連入電路的阻值為10Ω時電路總電阻，利用歐姆定律求此時電路中的電流，根據圖乙所示圖象求出水面的高度．
點評：本題考查了判斷水位表由什么表改裝而成、電阻的作用、求電阻阻值、求水位高度等問題，分析清楚電路結構、熟練應用歐姆定律、由圖象找出所需信息是正確解題的關鍵．