Question

6．某型號(hào)測(cè)量表工作原理如圖甲所示，電源電壓為24V，為定值電阻，為油量表（實(shí)際上是量程為0-0.6A的電流表），R₁為壓敏電阻（其阻值隨所受壓力F變化的圖象如圖乙所示它的上表面面積為0.01m²）．油箱是長(zhǎng)方體，裝滿油時(shí)深度h為0.4m．（不計(jì)油廂的自重，g=10N/kg，ρ汽油=0.7×10³kg/m³）

（1）由乙圖可知：壓敏電阻隨壓力F的增大而減小，當(dāng)油箱中的汽油用完時(shí)，R₁的電阻為230Ω．
（2）油箱裝滿汽油時(shí)，油量表示數(shù)為最大值（即電流表滿偏），求R₀的阻值．
（3）當(dāng)油箱中的汽油用完時(shí)，電路中的電流為多少？

Answer 1

分析 （1）由圖乙可知壓敏電阻隨壓力F的變化關(guān)系，當(dāng)油箱中的汽油用完時(shí)，即壓力為0時(shí)，從圖中找出對(duì)應(yīng)的電阻大��；
（2）根據(jù)G_汽油=m_汽油g=ρ_汽油Vg=ρ_汽油Shg求出油箱裝滿汽油時(shí)汽油的總重，在不計(jì)油廂重力的情況下，求出對(duì)壓敏電阻的壓力大小，從圖乙找到對(duì)應(yīng)的壓敏電阻大��；
當(dāng)油量表示數(shù)為最大值（即電流表滿偏）時(shí)，根據(jù)歐姆定律求出電路的總電阻，由串聯(lián)電阻的規(guī)律求R₀的大�。�
（3）當(dāng)油箱中的汽油用完時(shí)，由圖乙可知壓敏電阻所受的壓力和對(duì)應(yīng)的R₁阻值大小，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出電路總電阻，利用歐姆定律求電路中的電流．

解答 解：
（1）由圖乙可知，當(dāng)壓力增大時(shí)，壓敏電阻R₁的阻值在減小，當(dāng)油箱中的汽油用完時(shí)，因不計(jì)油廂的重力，對(duì)壓敏電阻的壓力位0，R₁的電阻值最大為230Ω；
（2）壓敏電阻上表面受到的壓強(qiáng)：油廂內(nèi)油的體積V=Sh；
油廂內(nèi)油的G_汽油=m_汽油g=ρ_汽油Vg=ρ_汽油Shg=0.7×10³kg/m³×0.01m²×0.4m×10N/kg=28N，
油廂對(duì)壓敏電阻的壓力F=G_汽油+G_廂，因不計(jì)油廂的自重，F(xiàn)=G_汽油=28N，
由圖乙可知，當(dāng)F=28N時(shí)，R₁=30Ω，
當(dāng)油箱裝滿油時(shí)，電流表示數(shù)為最大值，即為I=0.6A，由歐姆定律，電路的總電阻
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{24V}{0.6A}$=40Ω，
由串聯(lián)電路電阻的規(guī)律，定值電阻R₀=40Ω-30Ω=10Ω；
（3）當(dāng)油箱中的汽油用完時(shí)，由圖可知壓敏電阻所受的壓力F=0，R_1大=230Ω，由串聯(lián)電阻的規(guī)律，
電路中的總電阻：R′=R_1大+R₀=230Ω+10Ω=240Ω，
根據(jù)歐姆定律，電路中的電流：I′=$\frac{U}{R′}$=$\frac{24V}{240Ω}$=0.1A．
答：（1）減��；230；
（2）油箱裝滿汽油時(shí)，油量表示數(shù)為最大值（即電流表滿偏），R₀的阻值為10Ω；
（3）當(dāng)油箱中的汽油用完時(shí)，電路中的電流為0.1A．

點(diǎn)評(píng) 本題聯(lián)系實(shí)際，將力學(xué)與電學(xué)知識(shí)整合在一起，綜合考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律、質(zhì)量與密度的知識(shí)、壓力與重力的關(guān)系及學(xué)生的讀圖能力和分析問(wèn)題的能力，綜合性較強(qiáng)，為壓軸題．