Question

3．近年來，我市的轎車市場十分火爆，各種新型轎車駛進(jìn)千家萬戶．如圖為某新型轎車自從測定油箱內(nèi)油面高度的電路原理圖．其中電源電壓恒為6伏，R₀是阻值為5歐姆的定值電阻，A是油量指示表（實質(zhì)是一只電流表，油量的變化通過電流的變化同步顯示出來）．R_x為壓敏電阻，它的特點是表面受到液體的壓強越大，阻值就越小．
（1）隨著油箱內(nèi)汽油液面的下降，油量表的示數(shù)將變�。�（填“變大”、“變小”或“不變”）
（2）當(dāng)油箱內(nèi)汽油下降到某一位置時，壓敏電阻Rx的阻值變?yōu)?5歐姆，此時閉合開關(guān)S，電路中的Rx消耗的電功率是多少？
（3）轎車在平直的高速公路上勻速行駛，發(fā)動機的牽引力為1600牛頓，當(dāng)轎車行駛了216千米路程時，牽引力做了多少功？若在此過程中消耗汽油30千克，求轎車發(fā)動機的效率η．[假設(shè)汽油完全燃燒，汽油的燃燒值為4.6×10⁷焦耳/千克]．

Answer 1

分析 （1）觀察電路圖可知，壓敏電阻與定值電阻串聯(lián)接入電路，油量下降，對壓敏電阻的壓力減小，壓敏電阻的阻值變大，電路中總電阻變大，根據(jù)歐姆定律，電源電壓恒定不變，電路中的電流變小，電流表示數(shù)變��；
（2）電源電壓已知，由串聯(lián)電路特點及歐姆定律可以求出此時電路電流的大小，再利用公式P=I2R求出電路中的Rx消耗的電功率；
（3）轎車勻速直線行駛，已知牽引力和轎車行駛的路程，利用W=Fs計算發(fā)動機做的功；利用效率公式求出發(fā)動機效率．

解答 解：（1）壓敏電阻的特點是表面受到液體的壓強越大，阻值就越小，所以隨著油箱內(nèi)汽油液面的下降，壓敏電阻受到的壓強減小，壓敏電阻的阻值變大，根據(jù)串聯(lián)電路的特點，電路中總電阻變大，根據(jù)歐姆定律I=UR可知，電路中電流變小，即油量表的示數(shù)將變��；
（2）此時電路電流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+{R}_{x}}$=$\frac{6V}{5Ω+15Ω}$=0.3A；
電路中的R_x消耗的電功率：
P=I²R_x=（0.3A）²×15Ω=1.35W；
（3）轎車牽引力做的功為：
W=Fs=1600N×200×10³m=3.2×10⁸J．
汽油燃燒放出的熱量：
Q_放=mq
=30kg×4.6×10⁷J/kg
=1.38×10⁹J，
轎車的發(fā)動機的效率為：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{3.2×1{0}^{8}J}{1.32×1{0}^{9}J}$×100%=25.04%．
答：（1）變��；
（2）電路中的R_x消耗的電功率為1.35W；
（3）牽引力做了3.2×10⁸J的功；
（4）轎車發(fā)動機的效率為25.04%．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點、歐姆定律的應(yīng)用以及功和功率的計算，解題的關(guān)鍵是掌握相關(guān)計算公式及其變形，還需要掌握串聯(lián)電路的特點．