《2025年教材完全解读高中物理必修第三册粤教版》

例2 2024·全国甲卷
电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流(即工作电流)恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图(a)所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器(工作电流$ 1\ mA $)、毫安表(内阻可忽略)、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、$ 5 $个气瓶(氧气含量分别为$ 1\% $、$ 5\% $、$ 10\% $、$ 15\% $、$ 20\% $)。
(1) 将图(a)中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标。
(2) 连接好实验器材，把氧气含量为$ 1\% $的气瓶接到气体入口。
(3) 把滑动变阻器的滑片滑到(填“$ a $”或“$ b $”)端，闭合开关。
(4) 缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为$ 1\ mA $，记录电压表的示数$ U $。
(5) 断开开关，更换气瓶，重复步骤(3)和(4)。
(6) 获得的氧气含量分别为$ 1\% $、$ 5\% $、$ 10\% $和$ 15\% $的数据已标在图(b)中；氧气含量为$ 20\% $时电压表的示数如图(c)，该示数为$ V $(结果保留$ 2 $位小数)。
现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为$ 1\ mA $，此时电压表的示数为$ 1.50\ V $，则此瓶气体的氧气含量为$ \% $(结果保留整数)。

解：(1) 为了保持流过传感器的电流恒定，电阻型氧气传感器两端的电压调节范围较大，所以滑动变阻器采用分压式接法，由于毫安表内阻可忽略，所以电流表采用内接法。

(3) 为了保护电路，闭合开关前，需要电阻型氧气传感器两端的电压为零，故滑动变阻器的滑片滑到$ a $端。
(6) 由图(c)可知，电压表的分度值为$ 0.1\ V $，需要估读到分度值下一位，其读数为$ 1.40\ V $；当瓶中气体的氧气含量为$ 20\% $时，电压为$ 1.40\ V $，在坐标系中描出该点，用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示，可知电压表的示数为$ 1.50\ V $时，此瓶气体的氧气含量为$ 17\% $。

答：(1) 如图所示

(3) $ a $ (6) $ 1.40 $ $ 17 $

答案： （1）如图所示
（3）a
（6）1.40 17