Question

【題目】如圖甲所示為汽車的自動(dòng)測(cè)定油箱內(nèi)油量的電路原理圖，其中電源兩端的電壓為24V不變，R0為定值電阻，A為油量指示表（一只量程為0～0.6A的電流表），R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(duì)應(yīng)關(guān)系如圖乙所示．油箱的橫截面積為20dm2 ， 油箱加滿汽油時(shí)深度為0.4m．此時(shí)油量指示表的示數(shù)在最大值處．（已知：ρ汽油=0.7×103kg/m3 ， 取g=10N/kg，q汽油=3.0×1010J/m3）
請(qǐng)解答下列問(wèn)題：

（1）當(dāng)油箱裝滿汽油時(shí)，壓敏電阻R阻值是多大？定值電阻R0阻值是多大？
（2）當(dāng)油箱內(nèi)汽油用完時(shí)，油量指示表的指針?biāo)鶎?duì)應(yīng)的電流值是多少？
（3）當(dāng)該車以90km/h的速度勻速行駛1h消耗10L汽油，汽油完全燃燒放出的熱量有30%，轉(zhuǎn)化成汽車的有用功，則行駛過(guò)程中汽車受到的阻力多大？

Answer 1

【答案】
（1）解：由題意，裝滿油時(shí)，壓敏電阻受到的壓強(qiáng)：
p＝ρgh＝0.7×103kg/m3×10N/kg×0.4m＝2.8×103Pa；
受到的壓力：F＝pS＝2.8×103Pa×10×104 m2＝2.8N；
裝滿油時(shí),壓敏電阻受到的壓力為2.8N,由圖乙知,壓敏電阻為10Ω,油量指示表的示數(shù)在最大值處,即電路中的電流I＝0.6A,
根據(jù)歐姆定律I ，電路的總電阻：
R總 ＝＝40Ω，
根據(jù)電阻的串聯(lián)，定值電阻阻值：
R0＝R總R壓＝40Ω10Ω＝30Ω;
答：當(dāng)油箱裝滿汽油時(shí)，壓敏電阻R阻值是10Ω，定值電阻R0阻值是30Ω；
（2）解：當(dāng)油箱內(nèi)汽油用完時(shí)，壓敏電阻上受到的壓力為0，
由圖示圖象可知,此時(shí)壓敏電阻阻值：
Rx1＝90Ω，
電路電流：I1＝ ＝0.2A；
答：當(dāng)油箱內(nèi)汽油用完時(shí)，油量表的指針對(duì)應(yīng)的電流值是0.2A；
（3）解：汽油完全燃燒釋放的熱量：Q＝qV＝3.0×1010J/m3×10×103m3＝3.0×108J，
汽車做功：W＝Qη＝3.0×108J×30%＝9×107J，
汽車的路程：s＝vt＝90km/h×1h＝90km＝9×104m，
汽車的牽引力：F＝ ＝1000N，
汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件可知，阻力：f＝F＝1000N.
汽車在這段時(shí)間行駛過(guò)程中受到的阻力是1000N．
【解析】（1）知道油的密度和深度，根據(jù)p=ρgh求壓敏電阻受到的壓強(qiáng)；根據(jù)F=pS求壓敏電阻受到的壓力，由圖乙得出壓敏電阻的大��；
根據(jù)油量指示表的示數(shù)在最大值處，由歐姆定律求出電路的總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)，求定值電阻阻值；
（2）當(dāng)油箱內(nèi)汽油用完時(shí)，由圖乙可知壓敏電阻上受到的壓力為0時(shí)對(duì)應(yīng)的壓敏電阻阻值，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律和歐姆定律求出電路電流；
（3）由Q=qm求出汽油完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)η=然后求出轉(zhuǎn)化成汽車的有用功，應(yīng)用功的計(jì)算公式求出汽車的牽引力，再應(yīng)用二力平衡的平衡條件求出阻力．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了功的計(jì)算和熱機(jī)的概念和效率的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握功的計(jì)算公式：W = F S；F 表示力，單位：牛( N ) ． S 表示距離，單位：米（m）W表示功， 功的單位就是�！� 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m；熱機(jī)：將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的機(jī)器，統(tǒng)稱為熱機(jī)．熱機(jī)的效率：用來(lái)做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機(jī)的效率．熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)才能正確解答此題．