天然气主要成分是甲烷，其密度比空气小，无色无味。为防止天然气泄漏带来的安全隐患，建议安装燃气泄漏报警器。结合你所学过的知识，请回答以下问题：

1. 天然气主要成分是甲烷，其密度比空气小，无色无味。为防止天然气泄漏带来的安全隐患，建议安装燃气泄漏报警器。结合你所学过的知识，请回答以下问题：

(1) 预防：天然气中加入特殊气味的气体，泄漏时人能闻到这种气味，原因是；燃气报警器应安装在燃气灶附近的（选填“上”或“下”）方区域；

(2) 报警：燃气泄漏报警器需要用气敏电阻，小明用如图甲所示的装置测量气敏电阻 R_x阻值与气浓度的关系。

①开关 S 闭合前，滑片 P 应移至（选填“A”或“B”）端；

②移动滑片 P，当天然气浓度为 4%时，电压表、电流表示数如图乙所示：则 R_x的阻值为Ω，其它数据如下表所示；

天然气浓度/%	0	2	4	6	8	10
R_x/Ω	60	40	__	26	24	22

③制作报警器：小明设计了一个燃气泄漏报警器，如图丙所示（电阻不计），其中控制电路有： 3V直流电源、开关、气敏电阻R_x、定值电阻R₀。当电流达到60mA报警器报警，若要求闭合开关S，天然气浓度高于4%时报警，定值电阻R₀的阻值为Ω；若要使报警器在天然气浓度更低时报警，可以采用的方法有（写出一种即可）。

【考点】

欧姆定律及其应用; 分子热运动;

【答案】

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综合题普通

1. 小明家用双芯导线，铺设了一条从他家到水上养殖场的家庭用电线路，全长两千多米.由于磨损，输电线上某处发生了短路.正在上初中的小明想用学过的物理知识找出短路发生的地点，于是他拿出实验仪器盒里的器材：一个电流表、一个电压表、一节1.5V的干电池、开关、导线若干(电阻忽略不计)以及家里一个量程为0~15 kg 的电子秤.家里还分别有一卷和一根2m长的同规格双芯导线(如图甲A、B所示).请利用现有的器材帮助小明一起测算出短路点到他家的距离.

(1) ①用电子秤测出2m长那根导线的质量m=190 g，算出这种双芯导线单位长的质量为g/m

②用电子秤称出那一卷导线的质量 M=11400g，则这卷双芯导线的长度为m.

③如图乙所示，将电池、电流表、电压表、开关接到那一卷导线一端A的两个线头上，再将另一端B的两个线头用导线连接起来.闭合开关后，电压表的示数是1.4V，电流表的示数是1.37 A. 则那一卷双芯导线里面每一根电线的电阻为Ω(用最简分数表示).

④通过上面的计算，不能直接测量2m长的那根导线电阻的原因是。

(2) 接下来还要做的工作：

①小明在家里将电池、电流表、电压表、开关接到他家发生短路的线路一端的两个线头上，还有一根导线未连接，如图丙所示.请用笔画线代替导线，将电路连接完整.

②设计这个电路的目的是测量和由这两个物理量计算得到的 .(均用物理量符号表示)

③图丁是测量后小明随手记录在纸上的两个数据，则短路点到他家的距离为m

综合题困难

2. 小明购买了一个可以设定健康提示的电子体重秤，如图甲所示，当所测质量大于等于80kg时蜂鸣器发出提示音。小明通过查询资料了解电子体重秤，电子秤简化电路图如图乙所示（蜂鸣器未画出）。已知电源电压为6V，电压表示数大于等于3V的时候蜂鸣器启动，R₀为保护电路的定值电阻，R_x为压敏电阻，压敏电阻大小与质量的关系如下表所示，求：

质量（kg）	100	90	80	70	60	50	40	30
电阻（Ω）	50	45	40	35	30	25	20	15

(1) R₀的阻值为多少Ω？

(2) 当测得体重为70kg时，电压表的示数为多少V？

(3) 通过查阅资料得知，身高1.70m的小明，标准体重为60kg。请在原来电路的基础上进行改进，将体重秤设置为大于等于60kg时蜂鸣器发出提示音，并通过计算说明可行性。

综合题普通

3. 若架设在两地之间的输电线发生了短路，如何方便快捷地确定短路的位置？针对这一实际问题，某物理兴趣小组模拟真实情景，他们用两条足够长的电阻丝模拟输电线（图中L、N两条电阻丝每米阻值为0.5Ω），把一个电压不变的电源、一个保护电阻R、一块电压表和一块电流表用导线连接起来装入盒内，制成检测装置盒：检测时将盒外的两根导线分别与L、N模拟输电线的接线柱相连，用导线将短路处输电线连接，计算可得短路处到检测处的距离（短路处导线和检测盒内导线电阻忽略不计）。

(1) 短路位置距检测装置盒越远，电流表示数，电压表示数；（均选填“越大”“越小”或“不变”）

(2) 当电压表的示数为3V时，电流表的示数为0.5A，则短路处距离检测处米；

(3) 若保护电阻的阻值为4Ω，根据（2）中数据V；

(4) 不用电流表，且其他元件不变的情况下，仍要达到上述检测目的，并推导出短路处到检测处距离s与电压表示数U_示的关系式：s＝（请用物理量符号表示，电源电压用U表示，保护电阻阻值用R表示，结果可不用带单位）。

综合题困难