Question

小明自制了一个测定水箱水位高度的装置，如图甲所示，杆DP可绕O点转动，R₀是定值电阻，R是滑动变阻器，当水面在A处时，水面高60cm，滑动变阻器的滑片P恰好在最下端；当水面在B处时，水面高10cm，滑片P在最上端，从水位表指针所指刻度，可知水箱内水面高度．电流I和水面高h关系图象如图乙所示，电源电压6V不变．（g=10N/kg）问：
（1）甲图的水位表是由______表（选填：“电流”或“电压”）改装而成．
（2）定值电阻R₀的作用是______，R₀的阻值是多少？
（3）当滑动变阻器连入电阻为10Ω时，水面高度是多少？

Answer 1

解：（1）由电路图可知，水位表串联在电路中，说明水表是由电流表改装而成；
若水位表由电压表改装而成，则电路断路，水位表的示数不随水位的变化而变化．
（2）由图甲所示电路图可知，电阻R₀串联在电路中，
可以保护电路中的电流表与电源不被损坏；
由电路图可知：当水面在A处，滑片P恰好在最下端时，
只有电阻R₀连入电路，h_A=60cm，
由图乙所示图象可知，此时电路电流I_A=0.6A，
∵I=，
∴电阻R₀的阻值R₀===10Ω；
（3）当滑动变阻器连入电路的阻值为10Ω时，电路中的电流：
I′===0.3A，
由图乙所示图象可知，此时水位高度为h′=50cm．
答：（1）甲图的水位表是由电流表改装而成．
（2）定值电阻R₀的作用是：保护电路中的电流表与电源不被损坏，R₀的阻值是10Ω．
（3）当滑动变阻器连入电阻为10Ω时，水面高度是50cm．
分析：（1）电流表应串联在电路中，电压表并联在电路中，根据电路图，分析电路结构，判断水位表由什么表改装而成．
（2）分析电路图，确定电阻R₀的作用；当水面在A处时，水面高60cm，滑动变阻器的滑片P恰好在最下端，由图乙所示图象找出电路中的电流，已知电源电压，由欧姆定律可求出电阻R₀的阻值．
（3）由串联电路特点求出，滑动变阻器连入电路的阻值为10Ω时电路总电阻，利用欧姆定律求此时电路中的电流，根据图乙所示图象求出水面的高度．
点评：本题考查了判断水位表由什么表改装而成、电阻的作用、求电阻阻值、求水位高度等问题，分析清楚电路结构、熟练应用欧姆定律、由图象找出所需信息是正确解题的关键．