题目内容

6.汽车尾气是造成空气污染的原因之一,某物理实验小组设计了如图所示的有害尾气排放检测原理图.已知电源电压12V不变,R0为定值电阻,R为气敏电阻,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.
有害尾气浓度%VOL…57.51012.515…
R/Ω…5.2432.52…
(1)当电压表的读数为8V时,电流表的读数为1A,求电阻R0的阻值.
(2)当这种有害尾气浓度增大到15%VOL时,求电压表的示数.
(3)当电路消耗的总功率为18W时,有害尾气的浓度是多少?

分析 由电路图可知,R0与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压,根据欧姆定律求出R0的阻值;
(2)由表格数据可知当这种有害尾气浓度增大到15%Vol时R的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律计算电压表的示数;
(3)根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出当电路消耗的总功率为18W时电路中的总电阻,利用电阻的串联求出R的阻值,然后根据表格数据得出有害尾气浓度.

解答 解:
由电路图可知,R0与R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,当电压表示数为8V时,R0两端的电压:
U0=U-UR=12V-8V=4V,
由I=$\frac{U}{R}$可得,电阻R0的阻值:
R0=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{4V}{1A}$=4Ω;
(2)由表格可知,当这种有害尾气浓度增大到15%Vol时R的阻值为2Ω,
由串联电路的电阻特点可知:R总=R+R0=2Ω+4Ω=6Ω,
所以:IR=I=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{12V}{6Ω}$=2A,
电压表示数:
UV=UR=IRR=2A×2Ω=4V;
(3)当电路消耗的总功率为18W时,由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$得电路中的总电阻:
R总′=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{总}′}$=$\frac{(12V)^{2}}{18W}$=8Ω,
由串联电路的电阻特点可知:
R′=R总′-R0=8Ω-4Ω=4Ω,
由表格数据可知:有害尾气浓度为7.5%Vol.
答:(1)电阻R0的阻值为4Ω;
(2)当这种有害尾气浓度增大到15%Vol时,电压表的示数4V;
(3)当电路消耗的总功率为18W时,有害尾气浓度是7.5%Vol.

点评 本题考查串联电路的特点与欧姆定律的应用,根据表格获取信息是解题的前提与关键.

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