中央电视台财经频道《回家吃饭》栏目曾连续两期播报本溪的美食，人们品美食，赏美景，真是悠哉乐哉。本溪作为旅游城市，空气质量指数是旅游品质的重要指标，空气质量指数的取值范围定为0～500，其中0～50、51～100、101～200、201～300和大于300，分别对应国家空气质量标准中日均值的Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级标准的污染物浓度限定数值，在实际应用中，又把Ⅲ级和Ⅳ级分为Ⅲ(1)级、Ⅲ(2)级和Ⅳ(1)级、Ⅳ(2)级。Ⅰ级，空气质量评估为优，对人体健康无影响；Ⅱ级，空气质量评估为良，对人体健康无显著影响；Ⅲ级，为轻度污染，健康人群出现刺激症状；Ⅳ级，中度污染，健康人群普遍出现刺激症状；Ⅴ级，严重污染，健康人群出现严重刺激症状。如表所示的空气质量等级是按照空气质量指数划分的，某环保项目学习小组开展了“空气质量指数测量”的项目化学习活动。

【项目分解】
（1）设计制作空气质量检测仪。
（2）优化空气质量检测仪。
【项目实施】
（1）设计制作空气质量检测仪
如图甲所示是学习小组设计的空气质量检测仪的电路原理图。其中电源电压恒定不变，用电流表示数表示对应空气质量指数，电路中电流达到某一值时，电路报警。电压表量程为0～3 V，电阻箱$R_0$的阻值调到$20\ \Omega$。气敏电阻$R$的阻值与空气质量指数$K$的关系图像如图乙所示。

① 由图乙可知，气敏电阻$R$的阻值随空气质量指数增大而，空气污染的程度越小，电路中的电流越。
② 闭合开关S后，当空气质量指数$K$为50时，电压表的示数为1 V，则电源电压为V。
③ 当空气质量等级为中度污染，空气质量指数$K$为该质量等级最高值时电路报警，此时电流表的示数为A，电压表的示数为V。
（2）优化空气质量检测仪
若想让空气质量检测仪更加灵敏，使空气质量指数$K$略低于③中数值时电路就报警，请你提出一条合理化建议：。

(1) ① 减小 小 ② 6 ③ 0.15 3 (2) 调小电阻箱的阻值(合理即可)

【分析】
本题结合空气质量检测仪考查欧姆定律的应用，解题思路如下：
1. 对于①，观察气敏电阻R的阻值与空气质量指数K的关系图像，判断K增大时R的变化；再根据欧姆定律，空气污染程度越小（K越小），R越大，总电阻越大，电源电压恒定，电流越小，从而得出答案。
2. 对于②，明确电路为R与R₀串联，电压表测R₀两端电压，已知R₀阻值和电压表示数，先算出电路电流，再结合K=50时对应的R阻值，利用欧姆定律求出电源电压。
3. 对于③，先确定中度污染（Ⅳ级）的K最高值为300，找到此时R的阻值，结合电源电压和R₀阻值，利用欧姆定律算出电路电流；再根据电流算出R₀两端的电压（电压表示数），注意电压表量程限制，这里刚好达到量程最大值。
4. 对于优化部分，要让K略低于报警值时报警，即需要在R更大（K更小）时，电路电流达到报警电流，根据欧姆定律，需减小总电阻，可调小电阻箱R₀的阻值。
【解析】
(1) ① 由图乙可知，气敏电阻R的阻值随空气质量指数K增大而减小；空气污染程度越小，K越小，R越大，电路总电阻越大，电源电压恒定，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，电路中的电流越小。
② 电路中R与R₀串联，电压表测R₀两端电压。当K=50时，电压表示数$U_0=1V$，R₀=20Ω，此时电路电流$I=\frac{U_0}{R_0}=\frac{1V}{20Ω}=0.05A$。由图乙可知K=50时，气敏电阻R的阻值为100Ω，总电阻$R_{总}=R+R_0=100Ω+20Ω=120Ω$，电源电压$U=IR_{总}=0.05A×120Ω=6V$。
③ 中度污染（Ⅳ级）的K最高值为300，由图乙可知此时气敏电阻R=20Ω。电路总电阻$R_{总}'=R+R_0=20Ω+20Ω=40Ω$，电路电流$I'=\frac{U}{R_{总}'}=\frac{6V}{40Ω}=0.15A$；此时电压表示数$U_0'=I'R_0=0.15A×20Ω=3V$（刚好达到电压表量程最大值，电路报警）。
(2) 要让K略低于报警值时报警，即K更小、R更大时，需在总电阻更大的情况下让电路电流达到报警电流（0.15A），根据$I=\frac{U}{R_{总}}$，需减小总电阻，因此可调小电阻箱R₀的阻值（合理即可）。
【答案】
(1) ① 减小；小 ② 6 ③ 0.15；3 (2) 调小电阻箱的阻值（合理即可）
【知识点】
欧姆定律的应用；串联电路特点；动态电路分析
【点评】
本题将物理知识与生活实际（空气质量检测）结合，考查欧姆定律在串联电路中的应用，需要学生结合图像分析气敏电阻的阻值变化，再利用欧姆定律计算，同时涉及电路优化的实际应用，注重知识迁移，难度适中。
【难度系数】
0.5