题目内容
近年来,我国汽车工业发展迅猛,各种新型汽车不断投放市场.它们均使用汽油做燃料并符合国际排放标准.如图甲所示为某新型汽车自动测定油箱内油面高度的电路原理图,其中电源电压恒为6V,Rb为定值电阻,A为油量指示表(实质是一只量程为0~0.6A的电流表),Ra为压敏电阻(其电阻值随电阻表面受到的液体压强增大而减小).关于压敏电阻Ra的阻值与所受液体压强的对应关系如下表所示:ρ汽油=0.71×103kg/m3.
油箱是圆柱形容器,底面积为0.15m2,油箱内汽油高度达到60cm时油箱即装满,油箱装满时,油量指示表的示数如图(乙)所示.
(1)当油箱内汽油用空时,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.
(2)为测试该汽车的油耗,将汽车油箱装满后,沿高速公路行驶300km路程,油量指示表的指针从“满”处向左逐渐偏转到“E”处,如图(丙)所示,问该汽车每行驶100km消耗汽油多少升?
Ra所受液体压强值/Pa | 0 | 1420 | 2840 | 4260 | 5680 |
Ra对应的电阻/Ω | 45 | 27 | 15 | 5 | 2.5 |
(1)当油箱内汽油用空时,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.
(2)为测试该汽车的油耗,将汽车油箱装满后,沿高速公路行驶300km路程,油量指示表的指针从“满”处向左逐渐偏转到“E”处,如图(丙)所示,问该汽车每行驶100km消耗汽油多少升?
分析:(1)已知汽油密度和深度,利用公式p=ρgh得到油箱对Ra的压强;由压敏电阻Ra的阻值与所受汽油压强的关系表可以得到此时Ra的阻值;由指针位置知,此时电路电流最大,已知电源电压和电路电流,可以得到电路电阻;已知电路电阻和Ra的阻值,两者之差就是定值电阻Rb的阻值;当油箱内汽油用完时,压敏电阻受到的压强为0,根据关系表可以得到此时压敏电阻的阻值;已知压敏电阻和定值电阻的阻值,可以得到电路总电阻;已知电源电压和电路总电阻,利用欧姆定律得到电路电流,也就是指针所指位置;
(2)已知电源电压和电路电流,可以得到电路总电阻,已知电路总电阻和定值电阻阻值,可以得到压敏电阻的阻值,根据压敏电阻Rx的阻值与所受汽油压强的关系表可以得到此时的压强;已知汽油产生的压强和汽油的密度,可以得到汽油的深度;已知汽油原来的深度和现在的深度,可以得到减少的深度;已知油箱的底面积和减少的深度,可以得到减少的体积;已知行驶的路程和汽油减少的体积,得到100km消耗汽油的体积.
(2)已知电源电压和电路电流,可以得到电路总电阻,已知电路总电阻和定值电阻阻值,可以得到压敏电阻的阻值,根据压敏电阻Rx的阻值与所受汽油压强的关系表可以得到此时的压强;已知汽油产生的压强和汽油的密度,可以得到汽油的深度;已知汽油原来的深度和现在的深度,可以得到减少的深度;已知油箱的底面积和减少的深度,可以得到减少的体积;已知行驶的路程和汽油减少的体积,得到100km消耗汽油的体积.
解答:解:(1)油箱对压敏电阻的压强:
p=ρgh=0.71×103kg/m3×10N/kg×0.6m=4260Pa,
查表得,压敏电阻的阻值为Ra=5Ω
∵I=
,
∴电路电阻:
R=
=
=10Ω
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴定值电阻的阻值:
Rb=R-Ra=10Ω-5Ω=5Ω;
当油箱内汽油用完时,压敏电阻受到的压强为0,
查表得,压敏电阻的阻值为Ra=45Ω
∴电路总电阻:
R总=Ra+Rb=45Ω+5Ω=50Ω,
电流表指针的位置:
I=
=
=0.12A;
(2)油量表的指针向左逐渐偏转到“E”,电路的总电阻:
RE=
=
=20Ω
压敏电阻的阻值:
Ra=RE-Rb=20Ω-5Ω=15Ω
查表得,压敏电阻受到的压强为p′=2840Pa
汽油的深度:
h′=
=
=0.4m,
汽油减少的体积:
△V=S(h-h′)=0.15m2×(0.6m-0.4m)=0.03m3=30L,
100km耗油体积:
V0=
△V=
×30L=10L.
答:(1)当油箱内汽油用空时,油量指示表的指针指向0.12A;
(2)该汽车每行驶100km消耗10L汽油.
p=ρgh=0.71×103kg/m3×10N/kg×0.6m=4260Pa,
查表得,压敏电阻的阻值为Ra=5Ω
∵I=
U |
R |
∴电路电阻:
R=
U |
I最大 |
6V |
0.6A |
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴定值电阻的阻值:
Rb=R-Ra=10Ω-5Ω=5Ω;
当油箱内汽油用完时,压敏电阻受到的压强为0,
查表得,压敏电阻的阻值为Ra=45Ω
∴电路总电阻:
R总=Ra+Rb=45Ω+5Ω=50Ω,
电流表指针的位置:
I=
U |
R总 |
6V |
50Ω |
(2)油量表的指针向左逐渐偏转到“E”,电路的总电阻:
RE=
U |
IE |
6V |
0.3A |
压敏电阻的阻值:
Ra=RE-Rb=20Ω-5Ω=15Ω
查表得,压敏电阻受到的压强为p′=2840Pa
汽油的深度:
h′=
p′ |
ρg |
2840Pa |
0.71×103kg/m3×10N/kg |
汽油减少的体积:
△V=S(h-h′)=0.15m2×(0.6m-0.4m)=0.03m3=30L,
100km耗油体积:
V0=
1 |
3 |
1 |
3 |
答:(1)当油箱内汽油用空时,油量指示表的指针指向0.12A;
(2)该汽车每行驶100km消耗10L汽油.
点评:本题以千家万户都熟悉的小汽车为素材反复考查了欧姆定律、液体压强计算公式及其变形公式的应用,属于力电综合题,读懂电路,熟悉串联电路特点,从实验数据记录表中提取出有用的信息,是解决此题的关键,需要有较高的前面把握的能力,有较大的难度.
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(1)油箱是圆柱形容器,底面积为0.15m2,油箱内汽油高度达到60cm时油箱即装满,问此时油箱内汽油的质量为多少?此时汽油对油箱底部压敏电阻的压强为多大?(汽油密度为0.71×103kg/m3,取g=10N/kg)
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(3)当油箱内汽油用空时,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.
(4)为测试该汽车的油耗,将汽车油箱装满后,沿高速公路行驶300km路程,油量指示表的指针从“满”处向左逐渐偏转到“E”处,如图(丙)所示,问该汽车每行驶100km消耗汽油多少升?
Rx所受液体压强值/Pa | 0 | 1420 | 2840 | 4260 | 5680 |
Rx对应的电阻值/Ω | 45 | 27 | 15 | 5 | 2.5 |
(2)油箱装满时,油量指示表的示数如图(乙)所示,求定值电阻R0的阻值.
(3)当油箱内汽油用空时,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.
(4)为测试该汽车的油耗,将汽车油箱装满后,沿高速公路行驶300km路程,油量指示表的指针从“满”处向左逐渐偏转到“E”处,如图(丙)所示,问该汽车每行驶100km消耗汽油多少升?
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(1)汽油的热值q=3.2×107J/L,燃料完全燃烧放出热量的公式是Q=qV,式中v表示燃料的体积,请计算该品牌轿车在测试过程中,汽油完全燃烧放出的热量是多少?
(2)该品牌轿车在测试过程中,克服阻力所做的功是多少?对燃油的利用率为多少?
车 型 | 某品牌轿车 |
测试距离 | 1OOkm |
消耗汽油 | 9L |
受到阻力 | 720N |
(2)该品牌轿车在测试过程中,克服阻力所做的功是多少?对燃油的利用率为多少?