專題4：油量表問題

1、專題4：油量表問題【診斷題】 如圖甲為某型號汽車的自動測定油箱內(nèi)油量的電路原理圖，其中電源兩端的電壓為24V，R0為定值電阻，A為油量指示表（一只量程為00.6A的電流表）；Rx為壓敏電阻（厚度不計），它的上表面受力面積為10cm2，其阻值與所受壓力的對應(yīng)關(guān)系如圖乙所示油箱的橫截面積為20dm2，油箱加滿汽油時深度為0.4m，油量指示表的示數(shù)在最大值處（已知：汽油的密度=0.7103kg/m3，g取10N/kg，汽油的熱值q=3.01010J/m3）請解答下列問題：（1）當油箱裝滿汽油時，壓敏電阻Rx上表面受到的壓力是多大？（2）當油箱裝滿汽油時，定值電阻R0的阻值是多大？當油箱內(nèi)汽油用完時，

2、油量指示表的指針指向某一位置，求此位置所對應(yīng)的電流值是多少？（3）當該車勻速行駛1h消耗10L（1L=1dm3）汽油時，汽油完全燃燒放出的熱量有30%轉(zhuǎn)化成汽車的有用功，則汽車在這段時間的功率是多少？講解： 本題涉及 HYPERLINK /physics/ques/detail/407ec8d3-430b-4f4e-930a-c87f6af067ff 壓強、 HYPERLINK /physics/ques/detail/407ec8d3-430b-4f4e-930a-c87f6af067ff 功的計算、 HYPERLINK /physics/ques/detail/407ec8d3-430b-

3、4f4e-930a-c87f6af067ff 歐姆定律的應(yīng)用及電 HYPERLINK /physics/ques/detail/407ec8d3-430b-4f4e-930a-c87f6af067ff 功率的計算；綜合考查了力學(xué)與電路中的相關(guān)知識，對學(xué)生的審題能力、綜合分析計算能力等要求較高，難度較大。分析： （1）由液體壓強公式p=gh可求得汽油對壓敏電阻的壓強；再根據(jù)導(dǎo)出公式F=PS算出油對Rx的壓力 （2）在乙圖圖象中找出對應(yīng)的電阻值；電源電壓已知，裝滿油時電流表示數(shù)為所接量程的最大值，由串聯(lián)電路特點及歐姆定律可以求出R0的阻值油箱內(nèi)汽油用完時，壓敏電阻受到的壓力為零，由圖象可求出壓敏電

4、阻的阻值，然后由歐姆定律可求出電路中的電流值 （3）先求出汽車做的有用功，然后由功率公式求出功率解答： （1）汽油對電阻產(chǎn)生的壓強p=gh=0.7103kg/m310N/kg0.4m=2.8103Pa，壓敏電阻受到的壓力F1=pS=2.8103Pa1010-4m2=2.8N；（2）當油箱內(nèi)裝滿汽油時，壓敏電阻Rx上表面受到的壓力為2.8N，由圖乙所示圖象可知，此時壓敏電阻阻值為Rx1=30，I=U/R，U=I1（R0+Rx1），即24V=0.6AR0+30），解得R0=10，當油箱內(nèi)汽油用完時，壓敏電阻Rx上表面受到的壓力為零，根據(jù)壓敏電阻與所受壓力的對應(yīng)關(guān)系，Rx2=290，油箱內(nèi)汽油用完時

5、的電流值I2= U/R0+RX2=0.08A；（3）汽油釋放的熱量Q放=qV=3.01010J/m31010-3m3=3108J，有用功W有=Q放30%=3108J30%=9107J，功率P=W/t=25000W；答：（1）當油箱裝滿汽油時，壓敏電阻Rx上表面受到的壓力2.8N （2）當油箱裝滿汽油時，定值電阻R0的阻值是10；當油箱內(nèi)汽油用完時，油量指示表的指針指向某一位置，求此位置所對應(yīng)的電流值是0.08A； （3）當該車勻速行駛1h消耗10L（1L=1dm3）汽油時，汽油完全燃燒放出的熱量有30%轉(zhuǎn)化成汽車的有用功，則汽車在這段時間的功率是25000W【反饋題】如圖所示，是小麗在實驗室設(shè)

6、計的，自動測定油箱內(nèi)油面高度的裝置圖R是滑動變阻器，它的金屬片是杠桿的一端，R是定值電阻，電源電壓為6V當油箱內(nèi)裝滿油時，金屬片恰好連a端，油量表（用電流表改裝，）的示數(shù)是0.6A；當油箱內(nèi)無油時，金屬片恰好連b端，油量表的示數(shù)是0.1A請回答下列問題：（1）定值電阻R的規(guī)格？滑動變阻器的最大阻值？（2）當油量表的示數(shù)是0.3A時，滑動變阻器消耗的功率是多少？（3）你認為她在設(shè)計該裝置的電路時，在選擇器材的過程中應(yīng)考慮什么問題？（說出兩條）解：（1）當油箱內(nèi)裝滿油時，電路為R的簡單電路，根據(jù)歐姆定律可得：R=U/I=10，當油箱內(nèi)無油時，R與滑動變阻器的最大阻值串聯(lián)，電路中的總電阻：R總=U/

7、I=60，串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，滑動變阻器的最大阻值：R=R總-R=60-10=50；（2）當油量表的示數(shù)是0.3A時，定值電阻兩端的電壓：U定=I3R=0.3A10=3V，串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，滑動變阻器兩端的電壓：U滑=U-U定=6V-3V=3V，滑動變阻器消耗的功率：P滑=U滑I3=3V0.3A=0.9W；（3）為保護電流表，選擇電源和R時，電壓與R的比值應(yīng)小于（或等于）電流表的量程（或應(yīng)考慮當P在a點時電流不超過電流表的量程）； 為了提高油量表的靈敏度，應(yīng)選擇在電流表00.6A的量程標注刻度；為了確保使油量在電流表0.1A0.6A的范圍內(nèi)變化，應(yīng)考慮電源電壓、R與R的合理配置答：（1）定值電阻R的規(guī)格為10，滑動變阻器的最大阻值為50； （2）當油量表的示數(shù)是0.3A時，滑動變阻器消耗的功率是0.9W； （3）為保護電流表，選擇電源和R時，電壓與R