Question

随着社会和科技的发展，小汽车已进入寻常百姓家。如图所示是一种测量小汽车油箱内油量装置的原理图，它主要由压力传感器R(电阻值随所受压力变化而变化)、油量表A(由电阻可忽略不计的电流表改装而成)、电源等组成电路。压力传感器R在一定范围内的电阻与所受压力的关系如下表所示，油箱位于压力传感器上，压力传感器R的上表面面积为5cm²，电源电压为6V

压力F/N	0	50	100	150	200	250	300	…
压敏电阻值R／Ω	500	380	310	245	200	170	150	…

 
(1)当油箱和油总重为500N时，压力传感器R上受到的压强为多大?
(2)若油箱的质量为8.7kg，当油量表示数为3×10^一2m3时，电路中的电流是多大?
(ρ_汽油＝0.71×10³ kg／m³   g=10N/kg)
(3)请指出该电路设计中的不足，并提出你的改进意见。

Answer 1

(1）1×10⁶pa(2)0.04A(2)当油箱内油量增多，压力达到一定值时，压力传感器的电阻很小，使得电路中电流较大，会超过电流表（油量表）的量程，甚至发生短路而烧毁电流表（油量表）。
改进方法：应在电路中串联一个阻值合适的定值电阻。

解：(1）P=F/S=500N/5×10^-4m²=1×10⁶pa（1分）
(2)m_油=ρ_油×V_油=0.71×10³㎏/m³×3×10^-2m³=21.3kg（1分）
F=G_总=（m_油+m_箱）g=(8.7kg+21.3kg)*10N/kg=300N（1分）
由上表可知此时R的电阻为R=150Ω
I=U/R=6V/150Ω=0.04A（1分）
(2) （1分）当油箱内油量增多，压力达到一定值时，压力传感器的电阻很小，使得电路中电流较大，会超过电流表（油量表）的量程，甚至发生短路而烧毁电流表（油量表）。（1分）
改进方法：应在电路中串联一个阻值合适的定值电阻。（1分）