Question

3．今年2月，湖南某男子將點燃的鞭炮投入窖井，瞬間引起了劇烈的爆炸，窖井蓋被掀起十多米高，小明了解到，原來窖井的有機垃圾經發酵后產生大量的沼氣，鞭炮點燃沼氣引起了爆炸而有一種氣敏電阻，其阻值隨甲烷氣體濃度變化如圖甲所示，可以用來檢測甲烷氣體的濃度．

（1）小明利用電壓恒為6伏的電源、阻值為10歐的定值電阻R₀、電流表和氣敏電阻R_x制作成甲烷氣體濃度檢測儀，其原理如圖乙所示．當甲烷氣體濃度增大時，電流表示數變大（選填“變大”、“不變”或“變小”）．
（2）甲烷氣體濃度在5%～15%范圍內，遇到明火會發生爆炸．若用自制檢測儀來測定小區窨井內甲烷氣體的濃度，當電流表示數為0.20安時．則該窖井內甲烷氣體濃度大約是多少？一旦遇到明火，是否會發生爆炸？

Answer 1

分析 （1）由乙圖知兩電阻串聯，電流表測電路中電流，由圖甲可知氣敏電阻R_x與濃度關系，根據歐姆定律判斷甲烷氣體濃度增大時，電流表示數的變化情況；
（2）當電流表示數為0.20A時，由歐姆定律和電路特點計算出此時R_x連入電路的阻值大小，從而判斷甲烷氣體濃度，以及是否會爆炸．

解答 解：
（1）由乙圖知R₀與R_x電阻串聯，電流表測電路中電流，由圖甲可知氣敏電阻R_x與濃度增大而減小，電路的總電阻減小，電源電壓一定，由I=$\frac{U}{R}$可知此時電路電流變大，即電流表示數變大；
（2）當電流表示數為0.20A時，R_x連入電路的阻值：
R_x=R-R₀=$\frac{U}{I}$-R₀=$\frac{6V}{0.2A}$-10Ω=20Ω，
由圖象甲可知此時氣體濃度為10%，因為甲烷氣體濃度在5%～15%范圍內，遇到明火會發生爆炸，所以一旦遇到明火會發生爆炸．
答：（1）變大；（2）窖井內甲烷氣體濃度大約是10%，一旦遇到明火會發生爆炸．

點評 本題考查串聯電路特點和歐姆定律的運用，解題的關鍵是從圖象中找到有用信息．