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.

练习册系列答案
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19.在“测量盐水密度”的实验中,实验用砝码盒中配备有100g、50g、20g、10g、5g的砝码.请填写下列空格:
(1)调节天平前应将游码移至0刻度线处,此时发现指针指在分度盘的左侧,则应调节平衡螺母,使横梁平衡.
(2)小明同学进行了下列实验操作:
A.用天平测出空总质量m1;
B.将盐水倒入烧杯,用天平测出烧杯和盐水的总质量m2;
C.将烧杯中盐水的一部分倒入量筒,测出这部分盐水的体积V;
按照以上顺序,则测量出来的盐水密度与真实相比偏大(“偏大”“偏小”“一样大”)
为了尽可能减小实验误差,顺序应调整为:BCA(填字母代号).
(3)小明测量烧杯和盐水的总质量m2时,估计盐水和烧杯的总质量在150g左右.加砝码时,用镊子夹取100g、50g砝码各1个放入右盘中,若指针右偏,则应取下50g的砝码,试加其它砝码,同时调节游码.
(4)如图是小明同学在实验操作过程中的情况.他的错误是:测量过程中调节平衡螺母.
(5)另一同学想测出某品牌牛奶的密度,为此他利用实验台上的弹簧、空饮料瓶、水、细线等物品来测量.其操作步骤是:
①用弹簧测力计测出空饮料瓶的重力G1;
②在空饮料瓶中装满水,用弹簧测力计测出瓶和水的总重力G2,通过计算,表示出水的体积V=$\frac{{G}_{2}-{G}_{1}}{{ρ}_{水}g}$(用测出物理量的字母表示,水的密度用ρ水表示);
③把饮料瓶中的水倒尽,在空饮料瓶中装满牛奶,用弹簧测力计测出瓶和牛奶的总重力G3;
④计算牛奶密度ρ=$\frac{{G}_{3}-{G}_{1}}{{G}_{2}-{G}_{1}}$•ρ水.(用测出的物理量的字母表示,水的密度用ρ水表示)

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