题目内容
9.CO是人们日常生活生产中常见的有毒气体,当空气中的CO气体的浓度大于等于150ppm时,就十分危险,甚至威胁到生命安全.小明想利用所学的电路知识设计出一种简单CO探测报警装置.通过查阅资料找到针对一氧化碳CO灵敏度极高的是气敏元件UL281.当空气中的CO气体的浓度等于150ppm时,气敏元件UL281的电阻值为10Ω.请选择其中一种方法并完成电路设计(两种都做,以方法一为准).| 方法一 | 方法二 |
| 电路元件:6V电源、开关S、气敏元件UL281Rx、定值电阻R0、电压表、导线. | 电路元件:6V电源、开关S、气敏元件UL281Rx、定值电阻R0、电流表、导线. |
| 原理:闭合开关S,将气敏元件UL281Rx放在检测的空气中,若电压表读数大于等于1.5V,表明CO气体的浓度大于等于150ppm;若电压表读数小于1.5V,则CO气体的浓度小于150ppm. (1)请用笔划线代替导线完成电路连接. (2)定值电阻R0的阻值应为$\frac{10}{3}$Ω;Ω. | 原理:闭合开关S,将气敏元件UL281Rx放在检测的空气中,若电流表读数大于等于0.3A,表明CO气体的浓度大于等于150ppm;若电流表读数小于0.3A,则CO气体的浓度小于150ppm. (1)请用笔划线代替导线完成电路连接. (2)定值电阻R0的阻值应为10Ω. |
分析 解法一:根据当空气中的CO气体的浓度增大时,气敏元件UL281Rx电阻越小,根据分压原理确定电压表的位置选择小量程连接,由串联电路电压的规律求出定值电阻的大小.
解法二:当空气中的CO气体的浓度越大,气敏元件UL281Rx电阻越小,根据电阻的串联,电路的电阻越小,由欧姆定律,电路的电流越大,可知两电阻串联,确定两电阻的连接,根据电阻的串联和欧姆定律求求出定值电阻的大小.
解答 解:解法一:(1)当空气中的CO气体的浓度越大,气敏元件UL281Rx电阻越小,根据分压原理,分得的电压越小,定值电阻的电压越大,根据若电压表读数大于等于1.5V,表明CO气体的浓度大于等于150ppm,故电压表选用小量程并联在R0的两端,如下图1所示:![]()
(2)当电压表示数为1.5V时,根据串联电路电压的规律,RX的电压为6V-1.5V=4.5V,定值电阻的电压为RX的电压$\frac{1.5V}{4.5V}$倍,根据分压原理:
R0=$\frac{1.5V}{4.5V}$×10=$\frac{10}{3}$Ω;
解法二:
(1)当空气中的CO气体的浓度越大,气敏元件UL281Rx电阻越小,根据电阻的串联,电路的电阻越小,由欧姆定律,电路的电流越大,可知两电阻串联,电流表选用小量程测电路中的电流大小,如下图2所示:![]()
(2)根据欧姆定律,当电流为0.3A时,电路的电阻R=$\frac{U}{I}=\frac{6V}{0.3A}$=20Ω,根据电阻的串联,
定值电阻R0=R-RX=20Ω-10Ω=10Ω.
故答案为:解法一:(1)如图1所示;(2)$\frac{10}{3}$Ω;
解法二:(1)如图2所示;(2)10Ω.
点评 本题考查电路的连接及串联电路规律和欧姆定律的应用.关键是明白题意,确定电路的连接是关键.
| A. | 射出枪膛的子弹,仍能在空中飞行 | |
| B. | 行驶中的汽车紧急刹车后,还会向前滑行一段距离 | |
| C. | 树上熟透的苹果,沿竖直方向落下 | |
| D. | 站立在静止的汽车上的人,当车突然向前启动,人会向后摔倒 |
| A. | 物体的运动速度越快,其惯性越大 | |
| B. | 竖直抛向空中的石块,运动的越来越慢,是由于石块的惯性越来越小 | |
| C. | 汽车轮胎上有凹凸不平的花纹是为了减小摩擦 | |
| D. | 物体只在两个力作用下做匀速直线运动,这两个力一定是平衡力 |
| 拉力N | 0 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 | 6.0 | 8.0 |
| 指针cm | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 7.5 | 7.5 |
(2)该弹簧原长是2cm,能承受的最大拉力为5.0N,当指针指在5.8cm时,拉力为3.8N;
(3)根据数据作出三个图象,其中正确的是B
(4)图B不过原点的原因是弹簧有原长.