Question

3．小明制作氧氣濃度探測器，過程如下：
（一）小明找來氧敏電阻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，氧敏電阻的阻值模糊不清，他對該電阻值進行測量．

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

在集氣瓶內(nèi)，小明通過木炭燃燒制得氧氣濃度為零的空氣，再將R_x置于瓶內(nèi)，甲圖中電源電壓恒為6V，①、②號導(dǎo)線已經(jīng)連好．
（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，在甲圖中完成測量電路連接．
（2）開關(guān)閉合前，滑動變阻器的滑片P應(yīng)移至A（A/B）端．
（3）閉合開關(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①的兩端、導(dǎo)線②的兩端并聯(lián)，示數(shù)都為0；將電壓表與滑動變阻器B、D兩端并聯(lián)，示數(shù)也為6V；將電壓表與開關(guān)兩端的接線柱并聯(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①斷路  B．導(dǎo)線②斷路  C．滑動變阻器內(nèi)部斷路  D．開關(guān)S內(nèi)部斷路
（4）排除故障后，移動滑動變阻器的滑片P，電壓表、電流表示數(shù)如圖乙所示，則氧氣濃度為0時，R_x阻值為3Ω．
（5）請在丙圖中作出氧敏電阻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，在對塑料袋兒呼氣，閉合開關(guān)S，電流表的示數(shù)為0.25A，他呼出氣體中氧氣濃度為14%；可見人呼吸時，不能（能/不能）將吸入肺中的氧氣完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳．
（7）小明制作的探測器工作時，氧氣濃度越低，電流表示數(shù)越��；要想實現(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）伏安法測電阻中，根據(jù)電源的電壓確定電壓表的量程且與被測電阻并聯(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電阻串聯(lián)；
（2）為防止電路中的電流過大，燒壞電路元件，保護電路的滑動變阻器處于最大阻值處；
（3）電壓表與開關(guān)兩端的接線柱并聯(lián)時示數(shù)為6V說明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，而閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表示數(shù)均為0，說明電路電路，即電壓表現(xiàn)在并聯(lián)部分斷路；
（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，進一步判斷人呼吸時，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，當氧氣濃度為0時氧敏電阻的阻值小于10Ω，則通過氧敏電阻的電流應(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）開關(guān)閉合前，保護電路的滑動變阻器的滑片處于最大阻值處的A端；
（3）電壓表與開關(guān)兩端的接線柱并聯(lián)時示數(shù)為6V說明電壓表兩接線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①的兩端、導(dǎo)線②的兩端并聯(lián)，示數(shù)都為0，說明電路斷路部位是開關(guān)斷路，D選項符合；
（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，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，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）��；R_x．

點評 本題考查了實物電路圖的連接和實驗的注意事項、電路故障的判斷、電表的讀數(shù)、歐姆定律的應(yīng)用、描點法作圖、電路的動態(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．