Question

【題目】在某次綜合實踐活動中，小明利用蓄電池（電壓為24V）、電壓表（量程為0～15V）校準電阻R0，滑動變阻器R（最大阻值為100Ω）等器材，設計了一種測定油箱內油量的方案（圖甲），選配合適的校準電阻值，能夠使油箱裝滿汽油，滑動變阻器的觸片在某一端時，油量表示數為最大值（即電壓表示數達到最大值）油箱中的汽油用完，滑動變阻器的觸片在另一端時，油量表示數為零（即電壓表示數為零）

（1）校準電阻除了可以校準表盤，還有什么作用？校準電阻的阻值為多少？

（2）整個電路消耗的電功率的變化范圍是多少？

（3）另一個小組的小紅同學設計了如圖乙所示的電路，請你從能耗的角度分析這種方案的優點。

Answer 1

【答案】（1）分壓作用 60Ω；（2）3.6W～9.6W；（3）圖乙的設計從能耗的角度看優點是節約電能。

【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，會被燒壞，所以校準電阻R0串聯在電路中，除了可以校準表盤，還起到分壓的作用，能避免電壓超過電壓表量程而損壞；

當油箱裝滿汽油，由圖甲知，滑片在下端，此時變阻器連入阻值最大，電壓表示數達到最大值15V，

所以電路中電流：I=I0=IR===0.15A，

所以R0的阻值：R0====60Ω；

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

電路最小功率：P最小===3.6W；

當汽油用完時，滑片在另一端，即在上端，此時只有R0接入電路中，電路功率最大，

P最大===9.6W，

所以整個電路消耗的電功率的變化范圍是3.6W～9.6W；

（3）由圖乙知，滑動變阻器始終以最大值串聯入電路中，電壓表示數UV=IR滑，能反應測量的變化情況，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，同樣時間內電路消耗的電能最少，所以乙圖的電路設計可以節能。

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

（2）整個電路消耗的電功率的變化范圍是3.6W～9.6W；

（3）圖乙的設計從能耗的角度看優點是節約電能。