解题思路:(1)根据题意求出浮子浸入油的体积即为排开油的体积,根据阿基米德原理求出浮子受到的浮力;
(2)当油箱内装满油时R接入电路中的电阻为0,此时电路为R0的简单电路,电路中的电阻最小,电路中的电流最大(0.6A),根据欧姆定律求出R0的最小值;
(3)由乙图可知,油箱内装满油时R接入电路中的电阻为0,电压表测电源的电压;当油箱内的油耗尽时R接入电路中的电阻最大,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出R0两端的电压,进一步得出电压表示数的变化范围.
(1)由题意可得,浮子排开油的体积:
V排=(1-[3/4])V=[V/4]=
800cm3
4=200cm3=2×10-4m3,
浮子受到的浮力:
F浮=ρgV排=0.8×103kg/m3×9.8N/kg×2×10-4m3=1.568N;
(2)当油箱内装满油时R接入电路中的电阻为0,此时电路为R0的简单电路,电路中的电流最大为0.6A,
由I=[U/R]可得,保护电阻R0的最小阻值:
R0=[U/I]=[6V/0.6A]=10Ω,;
(3)由乙图可知,油箱内装满油时R接入电路中的电阻为0,电压表测电源的电压,
则电压表的最大示数为6V,
当油箱内的油耗尽时R接入电路中的电阻最大,电压表的示数最小,
因串联电路中总电阻的倒数等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
I′=[U
R+R0=
6V/80Ω+10Ω]=[1/15]A,
电压表的最小示数:
U0=I′R0=[1/15]A×10Ω≈0.33V,
则电压表示数的变化范围为0.33V~6V.
答:(1)此时浮子所受的浮力为1.568N;
(2)为了保证电流表不超量程,保护电阻R0的最小阻值应为10Ω;
(3)电压表示数的变化范围为0.33V~6V.
点评:
本题考点: 欧姆定律的应用;阿基米德原理.
考点点评: 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、阿基米德原理的应用,是一道力学和电学的综合题,分析好浮子高度变化时R接入电路中电阻的变化是关键.