Question

3．今年2月，湖南某男子将点燃的鞭炮投入窖井，瞬间引起了剧烈的爆炸，窖井盖被掀起十多米高，小明了解到，原来窖井的有机垃圾经发酵后产生大量的沼气，鞭炮点燃沼气引起了爆炸而有一种气敏电阻，其阻值随甲烷气体浓度变化如图甲所示，可以用来检测甲烷气体的浓度．

（1）小明利用电压恒为6伏的电源、阻值为10欧的定值电阻R₀、电流表和气敏电阻R_x制作成甲烷气体浓度检测仪，其原理如图乙所示．当甲烷气体浓度增大时，电流表示数变大（选填“变大”、“不变”或“变小”）．
（2）甲烷气体浓度在5%～15%范围内，遇到明火会发生爆炸．若用自制检测仪来测定小区窨井内甲烷气体的浓度，当电流表示数为0.20安时．则该窖井内甲烷气体浓度大约是多少？一旦遇到明火，是否会发生爆炸？

Answer 1

分析 （1）由乙图知两电阻串联，电流表测电路中电流，由图甲可知气敏电阻R_x与浓度关系，根据欧姆定律判断甲烷气体浓度增大时，电流表示数的变化情况；
（2）当电流表示数为0.20A时，由欧姆定律和电路特点计算出此时R_x连入电路的阻值大小，从而判断甲烷气体浓度，以及是否会爆炸．

解答 解：
（1）由乙图知R₀与R_x电阻串联，电流表测电路中电流，由图甲可知气敏电阻R_x与浓度增大而减小，电路的总电阻减小，电源电压一定，由I=$\frac{U}{R}$可知此时电路电流变大，即电流表示数变大；
（2）当电流表示数为0.20A时，R_x连入电路的阻值：
R_x=R-R₀=$\frac{U}{I}$-R₀=$\frac{6V}{0.2A}$-10Ω=20Ω，
由图象甲可知此时气体浓度为10%，因为甲烷气体浓度在5%～15%范围内，遇到明火会发生爆炸，所以一旦遇到明火会发生爆炸．
答：（1）变大；（2）窖井内甲烷气体浓度大约是10%，一旦遇到明火会发生爆炸．

点评 本题考查串联电路特点和欧姆定律的运用，解题的关键是从图象中找到有用信息．