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…——2024 高考物理第 10 题答案解析

2024_全国甲卷 (2024·物理)

2024 全国 第 10 题 填空题 区分题
2024_全国甲卷 (2024·物理)

10.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 1mA)、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%)。


图(a)

(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 $\_\_\_\_$端(填"$a$"或"$b$"),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)。


图(b)


图(c)

参考答案

(1) ; (2) $a$; (3) 1.40; (4) 17

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【答案】(1).


(2).$a$

(3). 1.40
(4). 17

【解析】
【详解】(1)[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,实物连接图如图所示


(3)[2]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 $a$端口;
(6)[3]由图可知,电压表的分度值为0.1V,需要估读到分度值下一位,其读数为1.40V;
[4]当瓶气体的氧气含量为20%时,电压为1.40V,在图(b)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1.50V时,此瓶气体的氧气含量为17%。

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