Question

8．小軍和小金開車去北京開會，如圖甲為小軍的汽車油箱內(nèi)測油量的電路原理圖．R_x為壓力傳感器，它的電阻值隨受到壓力的變化的關(guān)系如圖乙所示；表A為油量表（實質(zhì)是一只量程為0～0.6A的電流表），油箱內(nèi)油量的變化通過電流表示數(shù)的變化顯示出來；定值電阻R₀=5Ω；電源電壓恒為15V；油箱位于壓力傳感器R_x上，空油箱重50N．

（1）出發(fā)前小軍給該油箱加滿油時，指針恰好指示最大刻度，此時R₀兩端的電壓是多少？R_x的阻值是多少？
（2）油箱最多能儲油多少升？（1L=1dm³g=10N/kg   ρ_汽油=0.7×10³kg/m³）
（3）開車途中看到如圖丙所示的限速牌．小金用了10min的時間通過了這段10km長的限速路段，請你通過計算說明他超速了嗎？
（4）小汽車給人們帶來諸多方便，但它的排放也造成霧霾天氣、城市熱島效應(yīng)和溫室效應(yīng)等問題．請你針對上述三種問題中的任意一種，從可持續(xù)發(fā)展的角度，就如何減小汽車的負面影響，提出一條合理化建議．

Answer 1

分析 （1）油箱加滿油時，電流表指針恰好指示最大刻度即電路中的電流為0.6A，根據(jù)歐姆定律求出R₀兩端的電壓；根據(jù)歐姆定律求出加滿油時電路中的總電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)求出Rx的阻值；
（2）由圖象讀出傳感器受到的壓力即為油箱和油的重力，然后減去空油箱重即為油重，根據(jù)G=mg求出質(zhì)量，再根據(jù)密度公式求出儲油的體積．
（3）由速度公式求出汽車的速度，然后根據(jù)汽車速度大小判斷是否超速．
（4）從節(jié)約能源、減少污染等方面考慮即可．

解答 解：（1）油箱加滿油時，電路中的電流I=0.6A，
根據(jù)歐姆定律可得，R₀兩端的電壓：
U₀=IR₀=0.6A×5Ω=3V，
加滿油時，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{15V}{0.6A}$=25Ω，
串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
Rx=R_總-R₀=25Ω-5Ω=20Ω；
（2）由圖象可知，Rx=20Ω時，傳感器受到的壓力F=400N，
油的重力：G_油=G-G_油箱=F-G_油箱=400N-50N=350N，
由G=mg和ρ=$\frac{m}{V}$可得，油的體積：
V=$\frac{{m}_{油}}{{ρ}_{汽油}}$=$\frac{{G}_{油}}{{ρ}_{汽油}g}$=$\frac{350N}{0.7×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.05m³=50L．
（3）汽車的速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{10km}{\frac{10}{60}h}$=60km/h，
由交通標志牌可知，該路段限速40km/h，汽車超速了；
（4）騎自行車、步行、乘公交車出行能節(jié)約能源，減少污染，應(yīng)少開車，盡量步行、騎自行車或乘公交車出行．
答：（1）加滿油時R₀兩端的電壓是3V，Rx的阻值是20Ω；
（2）油箱最多能儲油50升；
（3）汽車超速了；
（4）應(yīng)少開車，盡量步行、騎自行車或乘公交車出行．

點評 本題為力學(xué)、電學(xué)的綜合題，考查了學(xué)生對密度公式、歐姆定律、壓力與重力關(guān)系的掌握和運用，雖知識點多、綜合性強，但和生活現(xiàn)象密切聯(lián)系，有意義．