Question

【題目】甲烷氣體(CH4)無色、無臭，是沼氣的主要成份．甲烷氣體在空氣中的濃度在一定范圍內，遇到明火會發生爆炸．由此，陽湖中學綜合實踐活動小組的同學就甲烷氣體的濃度測量展開探究活動．小組同學通過上網查詢，知道用二氧化錫制成的電阻阻值隨空氣中甲烷氣體濃度(甲烷氣體在空氣中的體積分數)的增大而減小．他們從物理實驗室借來一只二氧化錫電阻Rx，并從產品說明書上獲取相關參數，如下表所示．

(1)請在下圖中作出二氧化錫電阻阻值Rx與甲烷氣體濃度的關系圖像_________．

(2)小組同學利用電壓為6V的電源、阻值為15Ω的定值電阻R0、量程為“0～0.6A，，及“0～3A”的電流表和二氧化錫電阻Rx制作成甲烷氣體濃度檢測儀，其電路圖如圖所示．當甲烷氣體濃度增大時，電流表的示數將______(變大／變小／不變)．為使讀數更為準確，電流表的量程應選_______A．

(3)甲烷氣體濃度在5%～15％范圍內，遇到明火會發生爆炸．如果某綠色農場利用該甲烷氣體濃度檢測儀檢測沼氣池中甲烷氣體的濃度，當電流表的示數為0.16A時，請求出該沼氣池中的甲烷氣體濃度大約是多少 __________（請寫出計算過程）? 一旦遇到明火，是否會發生爆炸_______?

Answer 1

【答案】 變大 0—0.6 22.5Ω 會發生爆炸。

【解析】解答：（1）二氧化錫電阻阻值與甲烷氣體濃度的關系圖象如下圖所示：

（2）RX與R0串聯，當甲烷氣體濃度增大時，二氧化錫電阻阻值變小，電路中總電阻變小，電源電壓不變，根據歐姆定律可知，電路電流變大；電壓為6V，阻值為15Ω的定值電阻R0，電路電流一定小于I＝U/R0＝6V/15Ω＝0.4A，所以電流表量程選0～0.6A；（3）電路總電阻：R＝U/I′＝6V/0.16A＝37.5Ω，∵串聯電路中總電阻等于各分電阻之和，∴RX′＝R-R0＝37.5Ω-15Ω＝22.5Ω從圖象上可以看出當Rx為22.5Ω時，甲烷的濃度約是10%，有明火會發生爆炸．