Question

【题目】汽车尾气是造成雾霾指数PM 2.5升高的原因之一。某物理实验小组的同学们设计了如图所示的有害尾气排放检测电路。在一项针对某种有害尾气浓度进行的测试中，气敏电阻的阻值随有害尾气浓度变化的部分数据如下表所示。已知电源电压18V恒定不变，R0为定值电阻，R为气敏电阻。

有害尾气浓度/%Vol	…	2.5	5	7.5	10	12.5	15	…
R/Ω	…	8	5.2	3.9	3	2.5	2	…

（1）测试过程中，闭合开关S，当电压表读数为13V时，电流表的读数为0.5A，求电阻R0的阻值是多大？

（2）闭合开关S，当这种有害尾气浓度增大到15%Vol时，则在1min内定值电阻R0产生的热量是多大？

（3）当电路消耗的总功率为18W时，有害尾气的浓度是多少？

Answer 1

【答案】（1）10Ω（2）1350J（3）2.5%Vol

【解析】

由图知，电路为串联电路，电流表测电路电流，电压表测R两端电压，R的阻值利用通过表格中以对应的浓度获取，串联等流分压利用相应的公式计算即可。

(1)因为电压表测R两端电压示数为12V，又已知电源电压为18V，则R0的电压为：

由欧姆定律表达式可得，R0的阻值为：

；

(2)由表中可知，当这种有害尾气浓度增大到15%Vol时，R的阻值为2Ω，又串联电路总电阻等于分电阻之和可得：

R总=R0+R=10Ω+2Ω=12Ω，

由欧姆定律得：

，

所以在1min内定值电阻R0产生的热量为：

；

(3)当电路消耗的总功率为18W时，由可得，电路总电阻

,

又由串联电路总电阻等于分电阻之和可知：

，

由表格中数据可知：有害气体浓度为2.5%Vol。

答：(1)电阻R0的阻值是10Ω；

(2)当这种有害尾气浓度增大到15%Vol时，在1min内定值电阻R0产生的热量是1350J；

(3)电路消耗的总功率为18W时，有害尾气的浓度是2.5%Vol。