《2025年实验班提优大考卷九年级物理全一册人教版》

12. 为减少病毒传染,确保全校师生身体健康,学校利用过氧乙酸对办公室、教室等室内的空气进行熏蒸消毒.某科技兴趣小组设计了一个简易检测仪,检测教室空气中过氧乙酸气体的浓度,其电路原理如图甲所示,电源电压为 12 V,$ R_0 $ 为定值电阻,过氧乙酸气体传感器 $ R_t $ 的阻值随过氧乙酸气体浓度 $ \rho $ 的变化关系如图乙所示.

(1)传感器 $ R_t $ 的阻值随过氧乙酸气体的浓度增加而减小.
(2)当教室内空气没有消毒(即过氧乙酸气体的浓度为零)时,电压表的示数为 3 V,定值电阻 $ R_0 $ 的阻值是多少?
20Ω
(3)该检测仪处在浓度为 $ 0.15 g/m^3 $ 的过氧乙酸气体中时,通过整个电路的电流是多少?
0.3A
(4)消毒标准如下：$ \rho ＜ 0.15 g/m^3 $ 为不合格,$ 0.15 g/m^3 \leq \rho ＜ 0.3 g/m^3 $ 为合格,$ \rho \geq 0.3 g/m^3 $ 为超标.某次对教室内过氧乙酸气体的浓度进行检测时,电压表的示数为 8 V,请通过计算判断该次消毒为不合格、合格还是超标.
超标

答案： （1）减小 （2）20 （3）0.3 A （4）超标 ［解析］（1）从图乙中可知，传感器Rₜ的阻值随过氧乙酸气体浓度的增加而减小。（2）闭合开关，R₀、Rₜ串联，电压表测量R₀两端的电压，当教室内空气没有消毒（即过氧乙酸气体的浓度为零）时，过氧乙酸气体传感器Rₜ的阻值为60Ω，电压表的示数为3V；根据串联电路的电压特点可知，过氧乙酸气体传感器Rₜ两端的电压Uₜ=U-U₀=12V-3V=9V；根据欧姆定律可知电路电流I=Uₜ/Rₜ=9V/60Ω=0.15A；定值电阻的阻值R₀=U₀/I=3V/0.15A=20Ω。（3）该检测仪处在浓度为0.15g/m³的过氧乙酸气体中时，从图中可知Rₜ的电阻为20Ω，根据欧姆定律可知，通过整个电路的电流I'=U/Rₐₛₛ=12V/(20Ω+20Ω)=0.3A。（4）电压表的示数为8V，根据欧姆定律可知电路中的电流I''=Uᵥ/R₀=8V/20Ω=0.4A；根据串联电路的电压特点可知，Rₜ两端的电压Uₜ''=U-Uᵥ=12V-8V=4V；过氧乙酸气体传感器Rₜ的阻值Rₜ''=Uₜ''/I''=4V/0.4A=10Ω；从图中可知过氧乙酸气体浓度为0.3g/m³，该次消毒为超标。