Question

19．氧化锡是一种对气体中酒精含量敏感的材料：当周围气体中酒精浓度发生变化时，其阻值也会发生变化．小明为研究某型号氧化锡检测电阻咫的阻值随气体中酒精浓度变化的关系，采用图1所示实验装置进行实验：在可以直接测得酒精浓度的容器中喷入雾状酒精，闭合电路，调节滑动变阻器的阻值至适当值，读出电压表和电流表的示数，改变喷入雾状酒精的量，重复上述实验，计算出风的值．即可得到凡的阻值随气体中酒精浓度变化的关系图线．

（1）每次实验之前，小明都应先将滑动变阻器R的滑动片置于b端（选填“a”或“b”）：
（2）小明在实验中测得多组数据如表所示：

实验次数	1	2	3	4	5	6	7	8
气体中酒精浓度（mg/L）	0.0l	0.02	0.04	0.06	0.07	0.09	0.12	0.15
电压表示数（V）	2.00	2.40	2.20	1.60	1.40	1.20	1.00	0.86
电流表示数（A）	0.10	0.15	0.20	0.20	0.20	0.20	0.20	0.20
电阻的阻值（Ω）	20		11	8	7		5	4.3

请在图2所示的坐标系中描绘出凡的阻值随气体中酒精浓度变化的关系图线；
（3）我国《道路交通安全法》规定：严禁酒后驾车!参照《车辆驾驶人员呼气酒精含量阈值与检验标准（GBl9522）》，呼气中酒精浓度大于等于0.09mg/L就属于酒后驾车．小明用该型号氧化锡检测电阻R制成一个简易的酒驾测试仪．给定下列器材和要求，请你在图3中帮他连接实物图；
器材：电源（E=6V，r=2Ω）、开关S、氧化锡检测电阻R_x、定值电阻R₀、理想电压表、导线．
要求：闭合开关S，检测者呼出气体流经R_x．若电压表读数大于等于1.2V，则检测者属于酒后驾车若电压表读数小于1.2V，则不属于酒后驾车．
（4）在（3）问中，定值电阻R₀的阻值应为22Ω．

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器在使用的过程中，开始时，要使滑动变阻器的阻值最大；
（2）先根据欧姆定律求出2、6的电阻，再应用描点法作图，根据表中实验数据，在坐标系中描出对应的点，然后根据各点作出图象；
（3）根据原理图可得出对应的实物图；
（4）先根据图表中的数据利用闭合电路欧姆定律求出电路中的总电阻，即可求出定值电阻的阻值．

解答 解：（1）滑动变阻器在使用的过程中，开始时要使滑动变阻器的阻值最大，故应接在b端；
（2）根据欧姆定律，求出2、6的两组电阻的阻值：${R}_{2}=\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}=\frac{2.40}{0.15}=16$Ω；${R}_{6}=\frac{{U}_{6}}{{I}_{6}}=\frac{1.20}{0.20}=6.0$Ω
应用描点法作图，根据表中实验数据，在坐标系中描出对应的点，然后根据各点作出图象如图：
（3）认真分析实验原理图，根据电流的方向，由电源正极开始，依次连接实物图即可；
（4）从图表中可知，当电压表的读数是1.2V时，电阻的数据是6Ω，根据闭合电路的欧姆定律得：
$I=\frac{E}{{R}_{0}+{R}_{x}+r}$
解得：${R}_{0}=\frac{E}{I}-{R}_{x}-r=\frac{6}{0.2}-6-2=22$Ω
故答案为：
（1）b
（2）如图所示
（3）如图所示
（4）22

点评 该题是根据伏安法测电阻得出的设计性的实验，要先理解实验的原理；结合已学习的知识对题目进行分析，然后正确建立物理模型是解题的关键．