Question

6．如圖是小強(qiáng)設(shè)計(jì)的一種的汽車油量表裝置R₁是粗細(xì)均勻的弧形滑動(dòng)變阻器，最大20Ω，（黑點(diǎn)表示接線柱）金屬滑片P做成一根可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿，另一端通過(guò)一根可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿和浮標(biāo)相連．油量表是用量程為0-0.6A的電流表改裝而成，要求它的示數(shù)隨汽油液面高度的下降而減�。�當(dāng)繼電器線圈中電流I≥0.5A時(shí)，提示燈亮表示油量不足．電源電壓U=6V，汽油密度ρ_汽=0.7×10³kg/m³，線圈電阻不考慮．
（1）為達(dá)到上述要求，只需在圖中加一根導(dǎo)線即可．請(qǐng)?jiān)趫D中用筆畫(huà)線完成電路；
（2）完成電路后，小強(qiáng)進(jìn)行電路調(diào)試．已知當(dāng)油箱加滿時(shí)（汽油體積為V₁），滑片P在A處，R₁接入電路的阻值為10Ω．為使此時(shí)油量表指針指在0.3A處，電阻箱R₂應(yīng)調(diào)至多大？
（3）調(diào)試結(jié)束后，當(dāng)汽油消耗至提示燈剛亮?xí)r，求此時(shí)R₁的電功率；
（4）有一次在某加油站加滿油箱時(shí)電流表為0.2A處，此加油站的汽油密度偏大還是偏�。空�(qǐng)簡(jiǎn)說(shuō)理由．

Answer 1

分析 （1）油量表是一個(gè)電流表，由圖分析電流表示數(shù)隨汽油液面高度的下降而減小，確定連線；
（2）由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算油量表指針指在0.3A處，電阻箱R₂連入的阻值；
（3）當(dāng)繼電器線圈中電流I≥0.5A時(shí)，提示燈亮表示油量不足，由此P=I²R計(jì)算R₁的電功率；
（4）加滿油后油的體積為V₁，但電流表示數(shù)比調(diào)試后小，說(shuō)明電路中電阻變大了，從浮標(biāo)受到浮力變化分析排開(kāi)油的體積變化，由阿基米德原理分析油的密度變化．

解答 解：
（1）油量表是一個(gè)電流表，由圖可知，汽油液面高度的下降，滑片P向上滑動(dòng)，變阻器R連入電路電阻變小，總電阻變小，電流表示數(shù)變大，所以，R₁、R₂、電磁鐵應(yīng)串聯(lián)，補(bǔ)充電路連接如圖所示：
；
（2）當(dāng)油量表指針指在0.3A時(shí)，由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律有：
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$，即：0.3A=$\frac{6V}{10Ω+{R}_{2}}$，
解得：R₂=10Ω；
（3）由題知，電路調(diào)試后電路中電流I≥0.5A時(shí)，電磁鐵吸下銜鐵，燈亮表示油量不足，R₁的電功率：
P₁=I²R₁=（0.5A）²×10Ω=2.5W；
（4）在某加油站加滿油箱時(shí)，即油的體積達(dá)到V₁處，電流表示數(shù)只有0.2A，說(shuō)明此時(shí)電路中電阻變大了，即滑片P滑動(dòng)到比A高的位置，由圖知，浮標(biāo)下降了；
而浮標(biāo)漂浮時(shí)F_浮=G，浮標(biāo)重力不變，則浮力不變，而浮標(biāo)下降，說(shuō)明浮標(biāo)排開(kāi)油的體積變大了，由F_浮=ρ_油gV_排知，油的密度變小了．
答：（1）見(jiàn)上圖；
（2）電阻箱R₂應(yīng)調(diào)10Ω處；
（3）調(diào)試結(jié)束后，當(dāng)汽油消耗至提示燈剛亮?xí)r，此時(shí)R₁的電功率2.5W；
（4）加油站的汽油密度偏�。�油箱中加滿油時(shí)，浮標(biāo)受到的浮力不變，油量表示數(shù)減小，浮標(biāo)下降，排開(kāi)油的體積變大，由阿基米德原理可知汽油密度偏�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查電路的連接、歐姆定律、串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)、功率計(jì)算公式以及阿基米德原理的掌握和運(yùn)用，雖知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，但和生活現(xiàn)象密切聯(lián)系，有意義！