2025年单元自测试卷青岛出版社九年级物理上册沪科版第56页答案
19. 空气质量指数是环境监测的重要指标,如表的空气质量等级是按照空气质量指数$\mathrm{A}$划分的.某兴趣小组自制的空气质量监测仪,用电压表显示空气质量指数,工作原理电路如图所示.已知恒压电源电压$U = 18\ \mathrm{V}$,电压表量程为$0\sim15\ \mathrm{V}$,定值电阻$R_{0}$的阻值为$100\ \Omega$,气敏电阻阻值$R$与$\mathrm{A}$的关系为$R = \frac{6}{\mathrm{A}}×10^{3}\ \Omega$.

(1) 通过计算,判断电压表示数为$12\ \mathrm{V}$时,对应的空气质量等级.
(2) 电压表示数为$12\ \mathrm{V}$时,定值电阻$R_{0}$的功率为多少?$50\ \mathrm{s}$内定值电阻$R_{0}$和气敏电阻$R$消耗的总电能为多少?

答案

(1) 空气质量等级为轻度污染。
(2) 定值电阻 $R_0$ 的功率为 $1.44\ \mathrm{W}$,$50\ \mathrm{s}$ 内消耗的总电能为 $108\ \mathrm{J}$。

解析

(1) 当电压表示数为 $12\ \mathrm{V}$ 时,定值电阻 $R_0$ 两端电压 $U_0 = 12\ \mathrm{V}$,电源电压 $U = 18\ \mathrm{V}$,因此气敏电阻 $R$ 两端电压:
$U_R = U - U_0 = 18\ \mathrm{V} - 12\ \mathrm{V} = 6\ \mathrm{V}$。
电路中的电流:
$I = \frac{U_0}{R_0} = \frac{12\ \mathrm{V}}{100\ \Omega} = 0.12\ \mathrm{A}$。
气敏电阻的阻值:
$R = \frac{U_R}{I} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.12\ \mathrm{A}} = 50\ \Omega$。
根据气敏电阻阻值与空气质量指数关系 $R = \frac{6}{A} × 10^3\ \Omega$,代入 $R = 50\ \Omega$:
$50 = \frac{6 × 10^3}{A}$。
解得:
$A = \frac{6 × 10^3}{50} = 120$。
根据表中数据,空气质量指数 $A = 120$ 对应的空气质量等级为轻度污染。
(2) 定值电阻 $R_0$ 的功率:
$P_0 = U_0 · I = 12\ \mathrm{V} × 0.12\ \mathrm{A} = 1.44\ \mathrm{W}$。
$50\ \mathrm{s}$ 内定值电阻 $R_0$ 和气敏电阻 $R$ 消耗的总电能:
总功率:
$P = U · I = 18\ \mathrm{V} × 0.12\ \mathrm{A} = 2.16\ \mathrm{W}$。
总电能:
$W = P · t = 2.16\ \mathrm{W} × 50\ \mathrm{s} = 108\ \mathrm{J}$。
最终