Question

生活中的物理
奇妙的電路
在汽車的儀表盤上有一個油量表來顯示油箱內汽油的余量，當汽油的余量低于一定值時，油量警告燈會發出警示，提醒駕駛員及時加油．油量表有量測單元和顯示單元兩個主要的部分，簡單地說，量測單元測量油箱里還剩多少油，顯示單元顯示油箱里還剩多少油．量測單元是在汽車油箱里，由一個浮球連接一根金屬桿組成，其基本原理和廁所馬桶水箱的浮球差不多．如下頁圖，浮球通過硬鐵絲連接在可轉動的金屬桿的一端，金屬桿的另一端連接一個可變電阻．浮球在油箱中油面上位置高低的變化，經由金屬桿改變接點在可變電阻上的位置，而這個可變電阻又連接到油量表顯示單元，油量表指針的轉動則是受到通過可變電阻電流大小的控制．
油量表工作原理圖
一位初三同學自學了油量表的工作原理，又根據所學的物理知識成功制作了油量表自動控制的模擬裝置，并感嘆到：原以為油量表的科技含量很高，沒想到工作電路卻是那么簡單，真的很奇妙！

（1）在油量表工作原理圖1中，當油桶內油量增加時，浮子

上升

，硬鐵絲推動杠桿（金屬桿）左端向

上

，杠桿右端向

下

，接人電路中的電阻絲的電阻

減小

，電流

增大

，油量表的指針向

右

偏轉，這說明油箱內有足夠的油量．
（2）廚房用的抽油煙機里裝有照明燈和電動機，它們有時同時工作，有時只有電動機單獨工作．圖2中符合要求的電路是

B

．
（3）擊劍比賽中，當甲方運動員的劍擊中乙方的導電服時，電路導通，乙方指示燈亮．請設計一個符合要求的電路，并畫出電路圖．

Answer 1

分析：（1）本題將杠桿知識和電學知識結合在一起，分析時，先從杠桿偏轉入手，再利用滑動變阻器的變阻原理和歐姆定律進行分析；
（2）由題意可知，照明燈和換氣扇都能各自獨立工作，說明它們的連接方式是并聯；
（3）根據串、并聯電路的特點分析出兩燈的連接方式，并根據題意判定出這兩燈分別與哪個開關串聯．

解答：解：（1）在油量表工作原理圖1中，當油桶內油量增加時，浮子上升，硬鐵絲推動杠桿（金屬桿）左端向上，杠桿右端向下，接人電路中的電阻絲的電阻減小，電流 增大，油量表的指針向右偏轉，這說明油箱內有足夠的油量．
（2）要求電燈與風扇相互不影響，能獨立工作，故應使電燈與風扇并聯，且各自的支路有一個開關控制，干路上沒有開關，故B符合；
（3）當甲方運動員的劍擊中乙方的導電服時，乙方指示燈亮，而甲方指示燈不會亮；同理，當乙方運動員的劍擊中甲方的導電服時，甲方指示燈亮，而乙方指示燈不會亮，由此可知這兩盞燈的連接方式為并聯，且S_甲與乙方的燈串聯，S_乙與甲方的燈串聯，如下圖所示：

故答案為：（1）上升；上；下；減小；增大；右；（2）B；（3）如上圖所示．

點評：本題考查了利用所學知識解釋油量表的原理和串并聯電路的設計，關鍵是會分析杠桿和滑動變阻器的工作特點以及知道串并聯電路的特點．