Question

3．小明制作氧氣濃度探測(cè)器，過(guò)程如下：
（一）小明找來(lái)氧敏電阻R_x，其電阻值與空氣中氧氣濃度的關(guān)系如表格所示，其中，氧氣濃度為0時(shí)，氧敏電阻的阻值模糊不清，他對(duì)該電阻值進(jìn)行測(cè)量．

氧氣濃度/%	0	5	10	15	20	25	30
Rx/Ω		10	16	21	25	28	30

在集氣瓶?jī)?nèi)，小明通過(guò)木炭燃燒制得氧氣濃度為零的空氣，再將R_x置于瓶?jī)?nèi)，甲圖中電源電壓恒為6V，①、②號(hào)導(dǎo)線(xiàn)已經(jīng)連好．
（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，在甲圖中完成測(cè)量電路連接．
（2）開(kāi)關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)移至A（A/B）端．
（3）閉合開(kāi)關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表示數(shù)均為0．小明取下電壓表，將電壓表分別與導(dǎo)線(xiàn)①的兩端、導(dǎo)線(xiàn)②的兩端并聯(lián)，示數(shù)都為0；將電壓表與滑動(dòng)變阻器B、D兩端并聯(lián)，示數(shù)也為6V；將電壓表與開(kāi)關(guān)兩端的接線(xiàn)柱并聯(lián)，示數(shù)為0，若電路只有一處故障，則電路故障為D．
A．導(dǎo)線(xiàn)①斷路  B．導(dǎo)線(xiàn)②斷路  C．滑動(dòng)變阻器內(nèi)部斷路  D．開(kāi)關(guān)S內(nèi)部斷路
（4）排除故障后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，電壓表、電流表示數(shù)如圖乙所示，則氧氣濃度為0時(shí)，R_x阻值為3Ω．
（5）請(qǐng)?jiān)诒麍D中作出氧敏電阻R_x的阻值與空氣中氧氣濃度的關(guān)系圖象．
（二）小明制作氧氣濃度探測(cè)器的電路如圖丁所示，其中，電源電壓恒為6V，定值電阻R．，其阻值為5Ω．
（6）小明將氧敏電阻包裹在塑料袋中，先用嘴吸盡其中的空氣，在對(duì)塑料袋兒呼氣，閉合開(kāi)關(guān)S，電流表的示數(shù)為0.25A，他呼出氣體中氧氣濃度為14%；可見(jiàn)人呼吸時(shí)，不能（能/不能）將吸入肺中的氧氣完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳．
（7）小明制作的探測(cè)器工作時(shí)，氧氣濃度越低，電流表示數(shù)越小；要想實(shí)現(xiàn)“氧氣濃度越高，電表示數(shù)越小”，應(yīng)選用電壓表與上述電路中的R_x并聯(lián)．

Answer 1

分析 （1）伏安法測(cè)電阻中，根據(jù)電源的電壓確定電壓表的量程且與被測(cè)電阻并聯(lián)，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流確定電流表的量程且與被測(cè)電阻串聯(lián)；
（2）為防止電路中的電流過(guò)大，燒壞電路元件，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（3）電壓表與開(kāi)關(guān)兩端的接線(xiàn)柱并聯(lián)時(shí)示數(shù)為6V說(shuō)明電壓表兩接線(xiàn)柱與電源之間是通路，而閉合開(kāi)關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表示數(shù)均為0，說(shuō)明電路電路，即電壓表現(xiàn)在并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚?br />（4）根據(jù)電表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用歐姆定律求出電阻；
（5）利用描點(diǎn)法做出氧敏電阻R_x的阻值與空氣中氧氣濃度的關(guān)系圖象；
（6）根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出R_x的阻值，然后由圖象得出他呼出氣體中氧氣的濃度，進(jìn)一步判斷人呼吸時(shí)，能不能將吸入肺中的氧氣完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳；
（7）由表格數(shù)據(jù)可知，氧敏電阻隨氧氣濃度增大而增大，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和R₀兩端的電壓變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知R_x兩端的電壓變化，然后根據(jù)“氧氣濃度越高，電表示數(shù)越大”確定電壓表的位置．

解答 解：（1）電源的電壓為6V，則電壓表的量程選0～15V，且與氧敏電阻并聯(lián)；由表格數(shù)據(jù)可知，氧敏電阻隨氧氣濃度增大而增大，當(dāng)氧氣濃度為0時(shí)氧敏電阻的阻值小于10Ω，則通過(guò)氧敏電阻的電流應(yīng)大于I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A，則電流表的量程為0～3A，且與氧敏電阻并聯(lián)；滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）開(kāi)關(guān)閉合前，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器的滑片處于最大阻值處的A端；
（3）電壓表與開(kāi)關(guān)兩端的接線(xiàn)柱并聯(lián)時(shí)示數(shù)為6V說(shuō)明電壓表兩接線(xiàn)柱與電源之間是通路，且電壓表是完好的，電壓表分別與導(dǎo)線(xiàn)①的兩端、導(dǎo)線(xiàn)②的兩端并聯(lián)，示數(shù)都為0，說(shuō)明電路斷路部位是開(kāi)關(guān)斷路，D選項(xiàng)符合；
（4）由圖乙可知，電流表的量程為0～3A，分度值為0.1A，示數(shù)為1.5A，
電壓表的量程為0～15V，分度值為0.5V，示數(shù)為4.5V，
則氧氣濃度為0時(shí)，R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{4.5V}{1.5A}$=3Ω；
（5）氧敏電阻R_x的阻值與空氣中氧氣濃度的關(guān)系圖象，如下圖所示：

（6）由電路圖可知，R₀與R_x串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，電流表的示數(shù)為0.24A，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.24A}$=25Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，R_x=R-R₀=25Ω-5Ω=20Ω，
由圖象可知，氧氣的濃度約為14%，由此可知，人呼吸時(shí)，不能將吸入肺中的氧氣完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳；
（7）由表格數(shù)據(jù)可知，氧敏電阻隨氧氣濃度增大而增大，則氧氣濃度越高，電路中的總電阻越大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中電流表的示數(shù)越小，R₀兩端的電壓越小，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R_x兩端的電壓越大，
要想實(shí)現(xiàn)“氧氣濃度越高，電表示數(shù)越大”，應(yīng)選用電壓表與R_x并聯(lián)．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）A；（3）D；（4）3；（5）圖象如上圖所示；（6）14；不能；（7）�。籖_x．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物電路圖的連接和實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、電路故障的判斷、電表的讀數(shù)、歐姆定律的應(yīng)用、描點(diǎn)法作圖、電路的動(dòng)態(tài)分析等，要注意根據(jù)電源的電壓確定電壓表的量程，根據(jù)電路中的最大電路確定電流表的量程．