Question

13．某次旅游，密閉大巴內坐滿了游客，司機忘了打開換氣設備，時間一久，車內二氧化碳濃度上升，令人頭暈腦脹．為此，小明設計了車載自動換氣設備
（一）小明找來二氧化碳氣敏電阻R_x，其電阻值與空氣中二氧化碳濃度關系如表格所示，其中二氧化碳濃度為0時，R_x阻值模糊不清，他對該電阻阻值進行測量

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，請以筆畫導線完成電路圖剩余部分的連接．要求，滑片P向B端移動時，電壓表、電流表的示數都變大
（2）開關S閉合前，滑片P應移至A（選填“A”或“B”）端．
（3）閉合開關S，發現電流表無示數，電壓表有示數．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、電流表示數如圖乙所示，二氧化碳為0時，R_x的阻值為35Ω
（5）請在丙圖中畫出R_x阻值與空氣中二氧化碳濃度的關系圖象
（二）小明利用電磁繼電器設計車載自動換氣設備，如圖丁所示，控制電路，恒為6V的蓄電池，開關S，定值電阻R₀，二氧化碳氣敏電阻R_x，電磁繼電器的線圈電阻不計，線圈電流大0.1A時銜鐵被吸下，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S，周圍空氣中二氧化碳濃度小于8%時，綠燈亮；大于8%時，紅燈亮且換氣扇正常工作．
（7）定值電阻R₀的阻值應為35Ω．

Answer 1

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

解答 解：（1）用伏安法測電阻大小，電流表要串聯在電路中，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，電流表的示數變大，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，根據歐姆定律的變形公式U=IR，待測電阻的電壓變大，由串聯電路的電壓規律，電壓表示數變小，故電壓表并聯在待測電阻的兩端，
如下圖1所示：

（2）開關S閉合前，滑片P應移至陰性阻值最大處，即A端；
（3）閉合開關S，發現電流表無示數，電壓表有示數．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，示數為為3.5V；電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數為0.1A，由歐姆定律，待測電阻：
R_X=$\frac{U}{I}=\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω；
（5）由表中數據，在坐標系中確定對應的點，用平滑的曲線連接起來，如下圖2所示所示：

（6）閉合開關S，因周圍空氣中二氧化碳濃度越大，氣敏電阻越小，當大于8%時，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，同時綠燈斷開不亮；當周圍空氣中二氧化碳濃度小于8%時，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起來；
電流小于0.1A時，上觸點與銜鐵接觸，綠燈與電源連接，綠燈亮；
電流流大于電0.1A時，磁鐵將銜鐵吸下，下觸點與銜鐵接觸，上觸點與銜鐵分離，紅燈與換氣扇并聯，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，當周圍空氣中二氧化碳濃度為8%時，氣敏電阻大小為R′_X=25歐姆，電路中電流I=0.1A
，根據歐姆定律和電阻的串聯規律，
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．

點評 本題考查測電阻的電路連接、注意事項、故障分析、電表讀數、電阻計算，同時也考查了電磁繼電器的運用及電路的連接，并汲及運用圖象解決問題的思想，綜合性強，難度較大．