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如图是某同学设计的一个能够测定油箱内油面高度的装置,油量表是由学生用电流表改装而...

如图是某同学设计的一个能够测定油箱内油面高度的装置,油量表是由学生用电流表改装而成的,滑动变阻器R的金属滑片P是杠杆的一端,当P在a端时电路中的电流为0.6A,表示油箱已满;当P在b端时电路中的电流为0.1 A,表示油箱内无油.
(1)在改装表盘时,当他选择的滑动变阻器R的最大阻值为50Ω时,他应选择的电源电压值和R′的阻值是多少?
(2)若油箱的容积为50L,请你按该同学的改装,在电流表盘图上标出油量值为0、40L、50L的刻度位置(滑动变阻器接入的阻值随浮标升降均匀变化;确定40L的位置时要求有运算过程).
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(3)你认为他在设计该装置的电路时,在选择器材的过程中应考虑什么问题?并说明理由.
解答此题应理清该装置的原理图;油量的多少可带动杠杆右端滑片的升降,当滑片移动时,滑动变阻器改变了连入电路中的电阻,从而改变了电路中的电流,并通过电流表的示数表现出来; 在计算油量的多少和电流表的示数时,应明确以下几点: ①滑动变阻器接入电路的阻值随浮标升降均匀变化,因此剩余油量的体积可转化为滑动变阻器的阻值; ②通过0L、40L、50L三种情况下滑阻的不同阻值,通过欧姆定律表达出电源电压,通过联立方程组来判断它们之间的关系,从而得到油量的体积和电流表示数的对应关系; ③在标注示数时,电流表的量程和分度值都要考虑到. 【解析】 (1)装满油时,U=IaR′=0.6A×R′…① 无油时,U=Ib(R′+R)=0.1A×(R′+R)…② 将R=50Ω代入②,得:U=0.1A×(R′+50Ω)…③ 联立①③,解之,得:U=6V,R′=10Ω; 答:他应选6V的电源和阻值是10Ω的电阻R′. (2)由“滑动变阻器接入的阻值随浮标升降均匀变化”可判断,当油量为40L时,滑动变阻器接入电路的电阻为R; 那么此时的电源电压 U=I(R′+R); 由①②得:0.6R′=0.1R′+0.1R,即R=5R′,代入上式得: U=I(R′+×5R′)=2IR′…④ 联立①④得:0.6A×R′=2IR′,即 I=0.3A; 所以当油量为40L时,电路中的电流为0.3A.作图如下: (3)①为保护电流表,选择电源和R′时,电压与R′的比值应小于(或等于)电流表的量程.(或应考虑当P在a点时电流不超过电流表的量程); ②为了提高油量表的灵敏度,应选择在电流表0~0.6A的量程标注刻度;为了确保使油量在电流表0.1A~0.6A的范围内变化,应考虑电源电压、R′与R的合理配置.
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考点分析:
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在探究“欧姆定律”的实验中,某小组准备研究电阻不变时,电流随电压变化的规律.
(1)请用笔画线代替导线,将图中的电路元件连接成实验电路.(连线不得交叉)
(2)按照你连接的电路,闭合电路前应将滑动变阻器的滑片移到最______(选填“左”或“右”)端.
(3)请详细叙述接下来的主要操作过程:______

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(1)实验选用的器材如图所示,其中电源为2节干电池,定值电阻为10Ω,滑动变阻器标有“10Ω 2A”字样,则实验时电压表应选用的量程为______V,电流表应选用的量程为______A.
(2)请根据电路图用笔画线代替导线,将图中的元件连成电路.要求:滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表的示数变大.
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(3)下表是小华探究电流与电压关系时记录的几组实验数据,通过对表中数据的分析,可得到的初步结论是:______
实验
次数
12345
电压/V1.01.52.02.52.8
电流/A0.100.150.200.250.28

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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