题目内容

14.汽车尾气是造成雾霾指数PM2.5升高的原因之一.如图所示是有害尾气排放检测电路,电源电压为12V恒定不变,R0为定值电阻,气敏电阻R的阻值随有害尾气浓度变化的部分数据如下表所示:
有害气体浓度/%Vol…58.01012.515…
R/Ω…5.24.032.52…
(1)检测过程中,当电压表示数为8V时,电流表读数为1A,求电阻R0的阻值为多少?
(2)当这种有害尾气浓度增大到15%Vol时,1分钟电路中电流做的总功为多少?
(3)当电路消耗的总功率为18W时,有害尾气浓度是多少?

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,根据电阻的串联求出电路中的总阻值,再根据W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出电功;
(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1=R1+R0=2Ω+4Ω=6Ω,
则1分钟电路中电流做的总功为W=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{总1}}$t=$\frac{({12V)}^{2}}{6Ω}$×60s=1440J;
(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2=$\frac{{U}^{2}}{{P}_{总2}}$=$\frac{({12V)}^{2}}{18W}$=8Ω,
由串联电路的电阻特点可知:
R2=R总2-R0=8Ω-4Ω=4Ω,
由表格数据可知:有害尾气浓度为10%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,1分钟电路中电流做的总功为1440J;
(3)当电路消耗的总功率为18W时,有害尾气浓度是8%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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