Question

13．某次旅游，密閉大巴內(nèi)坐滿了游客，司機(jī)忘了打開換氣設(shè)備，時(shí)間一久，車內(nèi)二氧化碳濃度上升，令人頭暈?zāi)X脹．為此，小明設(shè)計(jì)了車載自動換氣設(shè)備
（一）小明找來二氧化碳?xì)饷綦娮鑂_x，其電阻值與空氣中二氧化碳濃度關(guān)系如表格所示，其中二氧化碳濃度為0時(shí)，R_x阻值模糊不清，他對該電阻阻值進(jìn)行測量

氧氣濃度/%	0	5	10	15	20	25	30
Rx/Ω		28	22	17	13	10	8

小明把空氣通過氫氧化鈉溶液，得到二氧化碳濃度為0的空氣，并收集于集氣瓶中，再將R_x置于其中

（1）圖甲電源電壓恒為6V，請以筆畫導(dǎo)線完成電路圖剩余部分的連接．要求，滑片P向B端移動時(shí)，電壓表、電流表的示數(shù)都變大
（2）開關(guān)S閉合前，滑片P應(yīng)移至A（選填“A”或“B”）端．
（3）閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)．電路某一故障可能為D．
A、S斷路             B、R'斷路           C、R_x短路          D、R_x斷路
（4）排除故障后，移動滑片P，電壓表、電流表示數(shù)如圖乙所示，二氧化碳為0時(shí)，R_x的阻值為35Ω
（5）請?jiān)诒麍D中畫出R_x阻值與空氣中二氧化碳濃度的關(guān)系圖象
（二）小明利用電磁繼電器設(shè)計(jì)車載自動換氣設(shè)備，如圖丁所示，控制電路，恒為6V的蓄電池，開關(guān)S，定值電阻R₀，二氧化碳?xì)饷綦娮鑂_x，電磁繼電器的線圈電阻不計(jì)，線圈電流大0.1A時(shí)銜鐵被吸下，線圈電流小于0.1A銜鐵被彈回，受控電路包括，恒為24V的蓄電池，額定電壓均為24V的綠燈、紅燈、換氣扇．
（6）請以筆畫線完成電路連接，要求：閉合開關(guān)S，周圍空氣中二氧化碳濃度小于8%時(shí)，綠燈亮；大于8%時(shí)，紅燈亮且換氣扇正常工作．
（7）定值電阻R₀的阻值應(yīng)為35Ω．

Answer 1

分析 （1）由圖乙確定兩表的量程，根據(jù)要求滑片P向B端移動時(shí)，電壓表、電流表的示數(shù)變大確定變阻器的連接與電壓表的連接；
（2）為保護(hù)電路，開關(guān)S閉合前，滑片P應(yīng)移至阻值最大處；
（3）若電流表示數(shù)為0，說明電路可能斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了；
（4）分別圖中電壓表大量程和電流表小量程讀數(shù)，根據(jù)歐姆定律求電阻；
（5）根據(jù)描點(diǎn)作圖；
（6）將控制電路串聯(lián)起來；根據(jù)電流大于0.1A，電磁鐵將銜鐵吸下，紅燈亮且換氣扇正常工作，同時(shí)綠燈斷開不亮；當(dāng)電流小于0.1A，綠燈亮：故紅燈亮與換氣扇并聯(lián)，根據(jù)銜鐵吸下時(shí)與下觸點(diǎn)接觸，電流小于0.1A時(shí)與上觸點(diǎn)接觸，按要求連接工作電路；
（7）由圖2可知，當(dāng)周圍空氣中二氧化碳濃度為8%時(shí)，氣敏電阻大小為R′_X=25歐姆，根據(jù)歐姆定律和電阻的串聯(lián)求出定值電阻的大�。�

解答 解：（1）用伏安法測電阻大小，電流表要串聯(lián)在電路中，由圖乙可知，電壓表選用大量程，電流表選用小量程，因要求滑片P向B端移動時(shí)，電流表的示數(shù)變大，則電路中的電阻變小，即滑動變阻器連入電路中的電阻變小，故滑片以右電阻絲連入電路中，根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR，待測電阻的電壓變大，由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律，電壓表示數(shù)變小，故電壓表并聯(lián)在待測電阻的兩端，
如下圖1所示：

（2）開關(guān)S閉合前，滑片P應(yīng)移至陰性阻值最大處，即A端；
（3）閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)．電路某一故障可能為R_x斷路，選D；
（4）圖中電壓表選用大量程，分度值為0.5V，示數(shù)為為3.5V；電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.1A，由歐姆定律，待測電阻：
R_X=$\frac{U}{I}=\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω；
（5）由表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中確定對應(yīng)的點(diǎn)，用平滑的曲線連接起來，如下圖2所示所示：

（6）閉合開關(guān)S，因周圍空氣中二氧化碳濃度越大，氣敏電阻越小，當(dāng)大于8%時(shí)，電阻小于某一值，電流大于0.1A，電磁鐵將銜鐵吸下，紅燈亮且換氣扇正常工作，同時(shí)綠燈斷開不亮；當(dāng)周圍空氣中二氧化碳濃度小于8%時(shí)，電阻大于某一值，電流小于0.1A，綠燈亮；
將控制電路與電源串聯(lián)起來；
電流小于0.1A時(shí)，上觸點(diǎn)與銜鐵接觸，綠燈與電源連接，綠燈亮；
電流流大于電0.1A時(shí)，磁鐵將銜鐵吸下，下觸點(diǎn)與銜鐵接觸，上觸點(diǎn)與銜鐵分離，紅燈與換氣扇并聯(lián)，紅燈亮且換氣扇正常工作，綠燈斷路；電路連接如下所示：

（7）由圖2可知，當(dāng)周圍空氣中二氧化碳濃度為8%時(shí)，氣敏電阻大小為R′_X=25歐姆，電路中電流I=0.1A
，根據(jù)歐姆定律和電阻的串聯(lián)規(guī)律，
R₀=$\frac{U}{I}$-R′_X=$\frac{6V}{0.1A}$-25Ω=35Ω；
故答案為：（1）如圖1所示；（2）A；（3）D；（4）35；（5）如上圖2所示；（6）如上圖3所示；
（7）35．

點(diǎn)評 本題考查測電阻的電路連接、注意事項(xiàng)、故障分析、電表讀數(shù)、電阻計(jì)算，同時(shí)也考查了電磁繼電器的運(yùn)用及電路的連接，并汲及運(yùn)用圖象解決問題的思想，綜合性強(qiáng)，難度較大．