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四、创新拓展实验
21.市面上有一种铜热电阻温度传感器Cu50(如图甲所示),它的电阻会随着温度升高而增大,其阻值随温度变化如图乙所示。小明想利用这种传感器制作一个温度计,他准备的实验器材如下:电源(电压为1.5V)、灵敏电流表(测量范围为0~25mA)、滑动变阻器R1、开关、导线若干。
(1)铜热电阻温度传感器Cu50是用 (选填“导体”“半导体”或“超导体”)材料制成的。
(2)在1个标准大气压下,将铜热电阻温度传感器Cu50放入冰水混合物中时,其阻值是 Ω。
(3)若直接将电源、开关、电流表、铜热电阻温度传感器Cu50串接成一个电路作为测温装置,如图丙所示,其中R为铜热电阻,闭合开关后,当温度升高时,电流表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”),该电路能测的最低温度为 ℃。
(4)为了使温度能从0℃开始测量,小明又设计了如图丁所示的电路图,其中R为铜热电阻,R1为滑动变阻器,并进行了如下操作:
①将传感器探头放入冰水混合物中,过一段时间后闭合开关,调节滑动变阻器R1,使电流表指针指在满刻度,此时R1= Ω;
②保持滑动变阻器的阻值不变,把传感器探头放入热水中,过一段时间后闭合开关,发现灵敏电流表的读数为20mA,则热水的温度为 ℃。
21.(1)导体 (2)50 (3)变小 50 (4)10 75
【解析】(4)①将传感器探头放入冰水混合物中,此时温度为0℃,由图像可得此时热电阻热电阻Cu50的阻值为R=50Ω,过一段时间后闭合开关,调节滑动变阻器R1,使电流表指针满偏,根据串联电路的总电阻等于各用电器的电阻之和可得此时滑动变阻器阻值:R1=Rmin﹣R=60Ω﹣50Ω=10Ω;②当电流为20mA时,根据可知总电阻为:,根据串联电路的总电阻等于各用电器的电阻之和可得热电阻的阻值为:R=R总﹣R1=75Ω﹣10Ω=65Ω,所以此时温度为75℃。
27.天然气主要成分是甲烷,其密度比空气小,无色无味。为防止天然气泄漏带来的安全隐患,建议安装燃气泄漏报警装置。结合你所学过的知识,请回答以下问题:
(一)预防:天然气中加入特殊气味的气体,泄漏时人能闻到这种气味,原因是分子 ;燃气泄漏报警装置应安装在燃气灶附近的 (选填“上”或“下”)方区域;
(二)报警:燃气泄漏报警装置需要用气敏电阻,小明用如图甲所示的装置测量气敏电阻的阻值Rx与天然气浓度的关系。
(1)开关S闭合前,滑片P应移至 (选填“A”或“B”)端;
(2)移动滑片P,当天然气浓度为4%时,电压表、电流表示数如图乙所示,则Rx的阻值为 Ω,其它数据如表所示:
天然气浓度/%
0
2
4
6
8
10
Rx/Ω
60
40
一
26
24
22
(3)制作报警装置:
①如图丙为小明设计的燃气泄漏报警装置示意图,其中控制电路有:3V直流电源、开关、阻值为Rx的气敏电阻、阻值为的R0定值电阻,报警器的电阻不计。当电流达到60mA报警器报警,若要求闭合开关S,天然气浓度高于4%时报警,定值电阻的阻值R0为 Ω。
②若要使报警器在天然气浓度更低时报警,可以采用的方法有 。
A.增大电源电压
B.减小电源电压
C.增大定值电阻的阻值R0
D.减小定值电阻的阻值R0
27.(一)在做无规则运动 上
(二)(1)A (2)30 (3)20 AD
【解析】(二)(3)由图丙可知:Rx与定值电阻R0串联,根据欧姆定律可知当电流达到60mA报警器报警时电路中的总电阻:R总50Ω,当天然气浓度为4%时气敏电阻Rx=30Ω;根据串联电路总电阻等于各部分电阻之和可得定值电阻:R0=R总﹣Rx=50Ω﹣30Ω=20Ω;天然气浓度变小时,Rx阻值增大,此时电路中的电流变小,由于报警器报警时的电流不变,所以需要增大电路中的电流,可以增大电源电压或减小R0的阻值,故选AD。
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