Question

隨著社會和科技的發展，小汽車已進入尋常百姓家。如圖所示是一種測量小汽車油箱內油量裝置的原理圖，它主要由壓力傳感器R(電阻值隨所受壓力變化而變化)、油量表A(由電阻可忽略不計的電流表改裝而成)、電源等組成電路。壓力傳感器R在一定范圍內的電阻與所受壓力的關系如下表所示，油箱位于壓力傳感器上，壓力傳感器R的上表面面積為5cm²，電源電壓為6V

壓力F/N	0	50	100	150	200	250	300	…
壓敏電阻值R／Ω	500	380	310	245	200	170	150	…

 
(1)當油箱和油總重為500N時，壓力傳感器R上受到的壓強為多大?
(2)若油箱的質量為8.7kg，當油量表示數為3×10^一2m3時，電路中的電流是多大?
(ρ_汽油＝0.71×10³ kg／m³   g=10N/kg)
(3)請指出該電路設計中的不足，并提出你的改進意見。

Answer 1

(1）1×10⁶pa(2)0.04A(2)當油箱內油量增多，壓力達到一定值時，壓力傳感器的電阻很小，使得電路中電流較大，會超過電流表（油量表）的量程，甚至發生短路而燒毀電流表（油量表）。
改進方法：應在電路中串聯一個阻值合適的定值電阻。

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_總=（m_油+m_箱）g=(8.7kg+21.3kg)*10N/kg=300N（1分）
由上表可知此時R的電阻為R=150Ω
I=U/R=6V/150Ω=0.04A（1分）
(2) （1分）當油箱內油量增多，壓力達到一定值時，壓力傳感器的電阻很小，使得電路中電流較大，會超過電流表（油量表）的量程，甚至發生短路而燒毀電流表（油量表）。（1分）
改進方法：應在電路中串聯一個阻值合適的定值電阻。（1分）