【题目】如图甲所示是小华同学设计的一种测定油箱内油量的装置,其中R。为定值电阻,R为压敏电阻,其阻值随所受压力变化的图像如图乙所示.油量表由量程为0~3V的电压表改装而成。已知油箱重80N,压敏电阻R能够承受的最大压力为800N。电源电压保持6V不变.(g取10N/kg, 汽油的密度为0.8×lO3kg/m3)
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(1)5kg汽油完全燃烧能产生多少热量?(汽油的热值为3.0×107 J/kg)
(2)当油箱内有32kg汽油时,压敏电阻R的阻值为多大?
(3)若压敏电阻受到最大压力时,电压表的示数达到最大值,则定值电阻R。的阻值为多大?
(4)为了判断此油量表的刻度是否均匀,需了解R0两端电压U0与油量V的关系,请推导此关系式.(关系式中R0请用第三小题中的计算结果代入)
【答案】(1)1.5×108J (2)160Ω (3)80Ω (4)U0=30/(19-100V)
【解析】(1)5kg汽油完全燃烧放出的热量:Q放=mq=5kg×3.0×107J/㎏=1.5×108J,(2)油箱内油的重力G=mg=32kg
压敏电阻受到压力F=320N+80N=400N由乙图可知压敏电阻的阻值是160Ω;(3)压敏电阻受到最大压力是800N,从图象上找到此时压敏电阻对应的电阻值是80Ω,电压表的最大示数是3V,电阻R和R0串联电流相等,用公式表示为
,代入数据得
=
,解得R0=80Ω。(4)由乙图知,压敏电阻R的阻值与受到的压力F的关系式是:R=2400.2F,电路中的电流I=I0=
,因此R的电阻值R=
;又因为压力F=G油箱+G油=80N+0.8×103kg/m3×10N/kg×V=80+8000V,综合解得R0两端电压U0与油量V的关系为:U0=
。