(2012全国初中应用物理知识竞赛)如图11*所示为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图,其中电源两端的...
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(2012全国初中应用物理知识竞赛)如图11*所示为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图,其中电源两端的电压恒为24V,R0为定值电阻,A为油量指示表(一只量程为0~0.6A的电流表),Rx为压敏电阻,它的上表面受力面积为10cm2,其阻值与所受压力的对应关系如图11乙所示。油箱的上下两部分皆为长方体形状,下半部分的横截面积为、20dm2,高为2dm,上半部分的横截面积为10dm2,油箱加满油时油的总体积为60dm3。当油箱装满油时,油量指示表的示数如图11*所示。已知:ρ汽油=0.7×103kg/m3,取g=10N/kg。
1.当油箱内汽油用完时,油量指示表的指针指向某一位置,求此位置所对应的电流值是多少;
2.若汽车在高速公路匀速行驶400km,油量表由满刻度指向满刻度的位置,求该汽车每行驶100km消耗汽油多少升;
3.在上面第(2)问所述的行驶过程中发现,油量表的示数在开始运动的一段时间内变化较快,而后来一段时间内变化较慢,请解释其中的原因。
【回答】
解析:
1.油箱装满油时,下半部分容积:V2=20×2×10-3mL=4×10-2m3
上半部分容积: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
汽油对压敏电阻的压强:p=ρ汽油gh=0.7×103×10×4×10-1Pa=2.8×103Pa………(1分)
汽油对压敏电阻的压力:F=pS=2.8×103×10×10-4N=2.8N………………………(1分)
由图11乙可知:Rx=30Ω………………………………………………………………(1分)
由题意可得:R0=-Rx=Ω-30Ω=10Ω………………………………………(1分)
汽油用完时,由图11乙可知:Rx′=300Ω……………………………………………(1分)
通过油量表的电流:I2==Ω=0.08A……………………………(1分)
2.油量表指向满刻度的位置,通过油量表的电流:I3=×0.6A=0.15A
此时压敏电阻阻值:Rx″=-R0=160Ω-10Ω=150Ω…………………………(1分)
由图11乙可知,汽油对压敏电阻的压力:F″=0.7N
汽油对压敏电阻的压强p″==Pa=7×102Pa
汽油的深度:h″==m=0.1m………………………………(1分)
剩余汽油的体积:V″=S2h″=20×10-2×0.1m3=2×10-2m3
汽车行驶100km,消耗汽油的体积:ΔV=m3=10L…………(1分)
3.因油箱上部横截面积较小,消耗相同体积的汽油,上部的液面高度变化较大,导致汽油对压敏电阻的压力变化较大,所以电流表示数变化较快……………………………(2分)
知识点:欧姆定律单元测试
题型:计算题
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