(2012全國國中應用物理知識競賽)如圖11*所示為某型號汽車的自動測定油箱內油量的電路原理圖,其中電源兩端的...
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問題詳情:
(2012全國國中應用物理知識競賽)如圖11*所示為某型號汽車的自動測定油箱內油量的電路原理圖,其中電源兩端的電壓恆為24V,R0為定值電阻,A為油量指示表(一隻量程為0~0.6A的電流表),Rx為壓敏電阻,它的上表面受力面積為10cm2,其阻值與所受壓力的對應關係如圖11乙所示。油箱的上下兩部分皆為長方體形狀,下半部分的橫截面積為、20dm2,高為2dm,上半部分的橫截面積為10dm2,油箱加滿油時油的總體積為60dm3。當油箱裝滿油時,油量指示表的示數如圖11*所示。已知:ρ汽油=0.7×103kg/m3,取g=10N/kg。
1.當油箱內汽油用完時,油量指示表的指標指向某一位置,求此位置所對應的電流值是多少;
2.若汽車在高速公路勻速行駛400km,油量表由滿刻度指向滿刻度的位置,求該汽車每行駛100km消耗汽油多少升;
3.在上面第(2)問所述的行駛過程中發現,油量表的示數在開始運動的一段時間內變化較快,而後來一段時間內變化較慢,請解釋其中的原因。
【回答】
解析:
1.油箱裝滿油時,下半部分容積:V2=20×2×10-3mL=4×10-2m3
上半部分容積:V1=V-V2=6×10-2m3=4×10-2m3=2×10-2m3
上半部分高度:h1==m=2×10-lm……………………(1分)
汽油的深度:h=h1+h2=2×10-1m+2×10-1m=4×10-1m
汽油對壓敏電阻的壓強:p=ρ汽油gh=0.7×103×10×4×10-1Pa=2.8×103Pa………(1分)
汽油對壓敏電阻的壓力:F=pS=2.8×103×10×10-4N=2.8N………………………(1分)
由圖11乙可知:Rx=30Ω………………………………………………………………(1分)
由題意可得:R0=-Rx=Ω-30Ω=10Ω………………………………………(1分)
汽油用完時,由圖11乙可知:Rx′=300Ω……………………………………………(1分)
通過油量表的電流:I2==Ω=0.08A……………………………(1分)
2.油量表指向滿刻度的位置,通過油量表的電流:I3=×0.6A=0.15A
此時壓敏電阻阻值:Rx″=-R0=160Ω-10Ω=150Ω…………………………(1分)
由圖11乙可知,汽油對壓敏電阻的壓力:F″=0.7N
汽油對壓敏電阻的壓強p″==Pa=7×102Pa
汽油的深度:h″==m=0.1m………………………………(1分)
剩餘汽油的體積:V″=S2h″=20×10-2×0.1m3=2×10-2m3
汽車行駛100km,消耗汽油的體積:ΔV=m3=10L…………(1分)
3.因油箱上部橫截面積較小,消耗相同體積的汽油,上部的液麵高度變化較大,導致汽油對壓敏電阻的壓力變化較大,所以電流表示數變化較快……………………………(2分)
知識點:歐姆定律單元測試
題型:計算題
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