13、（2021·广西北部湾经开区·T29）学校利用过氧乙酸对教室内的空气进行熏蒸消毒。某学习小组为了测量教室空气中过氧乙酸气体的浓度，设计了如图甲所示的检测仪。已知电源电压为，定值电阻标有“，”字样，过氧乙酸气体传感器的阻值随过氧乙酸气体浓度的变化关系如图乙所示。电压表的量程为，电压表不同的示数对应不同的过氧乙酸气体浓度，请通过计算说明：
（1）按要求，才能达到消毒要求。当电压表的示数为时，教室内过氧乙酸气体的浓度是否达到消毒要求；
（2）若该检测仪处在所能测量的最大值状态下工作了，电路消耗的电功率及消耗的电能；
（3）若检测仪所能测量的最大值调整为，此时电压表指针刚好偏转到最大刻度，则需重新选用哪种规格的定值电阻。

 

13、【答案】（1）达到了消毒要求；（2）2.4W；200J；（3）“5Ω 0.6A”
【解析】
（1）由图甲知，定值电阻与过氧乙酸气体传感器串联，电压表测定值电阻的电压，已知电源的电压为6V，当电压表的示数为0.75V时，根据串联电路电压的规律，传感器的电压为
U1=6V-0.75V=5.25V
由分压原理，此时传感器的阻值
R1=×2.5Ω=17.5Ω
由图乙知，过氧乙酸气体浓度大于0.1g/m3,故教室内过氧乙酸气体的浓度达到了消毒要求。
（2）定值电阻标有“，”，故电路中最大电流为0.4A，此时传感器的阻值最小，检测仪处在所能测量的最大值，此时电路消耗的电功率
P= UI =6V0.4A=2.4W
即电路消耗的电功率为2.4W；此状态工作了，消耗的电能
W=U0It=I2R0t = (0.4A)22.5Ω500s=200J
即消耗的电能为200J。
（3）由图乙知，若检测仪所能测量的最大值调整为时，传感器的阻值为5Ω。电压表的量程为，电压表指针刚好偏转到最大刻度，即电压表示数为3V，电源的电压为6V，则过氧乙酸气体传感器两端的电压也为3V，根据串联电路的分压规律可知，定值电阻的阻值电压等于此时过氧乙酸气体传感器的阻值，即定值电阻阻值为5Ω，电路中的最大电流为
I′===0.6A
故需重新选用“5Ω 0.6A”的定值电阻。
答：（1）当电压表的示数为时，教室内过氧乙酸气体的浓度达到了消毒要求；
（2）若该检测仪处在所能测量的最大值状态下工作了，电路消耗的电功率为2.4W；消耗的电能为200J；
（3）若检测仪所能测量的最大值调整为，此时电压表指针刚好偏转到最大刻度，则需重新选用“5Ω 0.6A”的定值电阻。