Question

20．如图所示，为某一型号的汽车测量显示装置示意图，它能自动测量汽车油箱内油量的多少，R是滑动变阻器，从电流表指针所指的刻度，就可以知道油箱内珠多少，所以可以将电流表看做油量表，请你运用所学的物理知识，回答下列问题：
（1）请说出该装置中涉及到的两个物理知识．
（2）请简述把电流表改装成油量表的原理．
（3）油箱内的油量与电阻R的对应关系如表所示，已知定值电阻R′的阻值为5Ω，电源电压为5V，试计算油量为4L时，电流表的示数及电路中消耗的总功率．

油量（L ）	电阻R（Ω）
6	5
5	10
4	15
3	20

Answer 1

分析 （1）根据题意，并结合图示可联想到所学过的浮力、杠杆、串联电路等知识，然后从这几个方面加以分析，即可解答；
（2）分析图中油面变化时电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，据此进行解答；
（3）由表格数据可知油量为4L时电阻R的阻值，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中电流表的示数，利用P=UI求出电路中消耗的总功率．

解答 解：（1）汽车油量显示装置主要是利用了浮力和电学知识，油箱中的浮标会随着油量上下浮动，这样会控制接入电路中的电阻变化，从而导致电流表的示数变化，所以我们可以通过观察电流表的示数判断油量的多少．
（2）由图可知，当油面升高时，浮子位置升高，在杠杆作用下，滑动变阻器连入电路的阻值变小，使电路中的电流变大，电流表示数变大；当油面下降，浮子位置降低，在杠杆作用下，滑动变阻器连入电路的阻值变大，使电路中的电流变小，电流表示数变小；把电流表表盘的刻度转换成油面高度或油箱内油的体积就可以知道油箱内的存油量．
（3）由表格数据可知，油量为4L时，电阻R=15Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，电路中电流表的示数：
I=$\frac{U}{R+R′}$=$\frac{5V}{15Ω+5Ω}$=0.25A，
电路中消耗的总功率：
P=UI=5V×0.25A=1.25W．
答：（1）浮力、串联电路等（答案不唯一）；
（2）由图可知，当油面升高时，浮子位置升高，在杠杆作用下，滑动变阻器连入电路的阻值变小，使电路中的电流变大，电流表示数变大；当油面下降，浮子位置降低，在杠杆作用下，滑动变阻器连入电路的阻值变大，使电路中的电流变小，电流表示数变小；把电流表表盘的刻度转换成油面高度或油箱内油的体积就可以知道油箱内的存油量；
（3）油量为4L时，电流表的示数为0.25A，电路中消耗的总功率为1.25W．

点评 本题是利用所学知识解释油量表的原理，是一道力学和电学的综合题，学以致用，符合新课标的要求．