《2025年配套综合练习甘肃九年级物理全一册人教版》

20. 某物理兴趣小组设计了一简易燃气报警器,图 18 - 1 - 15 甲是模拟燃气泄漏检测原理图,电源电压恒为$ 12V,R_1 $为气敏电阻,其阻值随燃气浓度的升高而减小,R 为可调试变阻器,气敏电阻$ R_1 $的阻值与天然气浓度间的关系如图 18 - 1 - 15 乙所示,当天然气浓度达到$ 0.8g/m^3,$电路中的电流为 0.4A,燃气报警器报警。
(1)燃气报警器报警时$,R_1 $两端的电压是多少？
(2)调试中,应将可调试变阻器 R 的阻值调至多少适合？
(3)报警 10s 整个电路消耗的电能是多少？
(4)若要适当提高燃气报警的灵敏度,请你提出一种改进建议。

答案： 1. （1）
解：由图乙可知，当天然气浓度达到$0.8g/m^{3}$时，$R_{1}=10\Omega$。
根据$I = \frac{U}{R}$，可得$R_{1}$两端的电压$U_{1}=IR_{1}$。
已知$I = 0.4A$，$R_{1}=10\Omega$，则$U_{1}=0.4A×10\Omega = 4V$。
2. （2）
解：根据串联电路电压特点$U = U_{1}+U_{R}$，已知$U = 12V$，$U_{1}=4V$，则$U_{R}=U - U_{1}=12V - 4V = 8V$。
再根据$I=\frac{U}{R}$，可得$R=\frac{U_{R}}{I}$。
已知$I = 0.4A$，$U_{R}=8V$，则$R=\frac{8V}{0.4A}=20\Omega$。
3. （3）
解：根据$W = UIt$，已知$U = 12V$，$I = 0.4A$，$t = 10s$。
则$W=12V×0.4A×10s = 48J$。
4. （4）
若要适当提高燃气报警的灵敏度，即当天然气浓度较低时电路中电流就达到0.4 A,由图乙可知,当天然气浓度降低时，气敏电阻R₁的阻值变大,因此其他条件不变的情况下,可以适当将调试变阻器接入阻值调小,使总电阻变小,电流变大,从而提高燃气报警的灵敏度。