19（6分）本溪作为旅游城市，空气质量指数是旅游品质的重要指标，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 $的阻值调到20 Ω。气敏电阻$ 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 $的阻值随空气质量指数增大而
② 闭合开关S后，当空气质量指数$ K $为50时，电压表的示数为1 V，则电源电压为
③ 当空气质量等级为中度污染，且空气质量指数$ K $为该空气质量等级最高值时电路报警，此时电流表的示数为
（2）优化空气质量检测仪。
若想让空气质量检测仪更加灵敏，使空气质量指数$ K $略低于③中数值时电路就报警，请你提出一条合理化建议：
【项目分解】
（1）设计制作空气质量检测仪。
（2）优化空气质量检测仪。
【项目实施】
（1）设计制作空气质量检测仪。
如图甲所示是学习小组设计的空气质量检测仪的电路原理图。其中电源电压恒定不变，用电流表示数表示对应空气质量指数，电路中电流达到某一值时，电路报警。电压表量程为0～3 V，电阻箱$ R_0 $的阻值调到20 Ω。气敏电阻$ 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 $的阻值随空气质量指数增大而
减小
，空气污染的程度越小，电路中的电流越小
。② 闭合开关S后，当空气质量指数$ K $为50时，电压表的示数为1 V，则电源电压为
6
V。③ 当空气质量等级为中度污染，且空气质量指数$ K $为该空气质量等级最高值时电路报警，此时电流表的示数为
0.15
A，电压表的示数为3
V。（2）优化空气质量检测仪。
若想让空气质量检测仪更加灵敏，使空气质量指数$ K $略低于③中数值时电路就报警，请你提出一条合理化建议：
减小电阻箱的阻值
。答案：(1) ① 减小 小 ② 6 ③ 0.15 3 (2) 减小电阻箱的阻值
解析：
【分析】
本题结合空气质量检测仪的电路，考查欧姆定律的应用。首先需通过图乙明确气敏电阻阻值随空气质量指数的变化规律，再结合串联电路特点和欧姆定律分析电流、电压的变化；计算电源电压和报警时的电流、电压时，要先确定对应空气质量指数下气敏电阻的阻值，再利用欧姆定律公式计算；优化建议需结合电路报警的电流条件，调整电阻箱阻值使检测仪更灵敏。
【解析】
（1）① 观察图乙，空气质量指数$ K $增大时，气敏电阻$ R $的阻值减小；空气污染程度越小，$ K $越小，$ R $越大，电路总电阻越大，根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R_{总}} $，电路电流越小，故电流越小。
② 当$ K=50 $时，由图乙得气敏电阻$ R=100\Omega $，电阻箱$ R_0=20\Omega $，电压表测$ R_0 $两端电压$ U_0=1V $，电路电流$ I=\frac{U_0}{R_0}=\frac{1V}{20\Omega}=0.05A $，电源电压$ U=I(R+R_0)=0.05A×(100\Omega+20\Omega)=6V $。
③ 中度污染的最高空气质量指数$ K=200 $，由图乙得此时气敏电阻$ R=20\Omega $，电路总电阻$ R_{总}=R+R_0=20\Omega+20\Omega=40\Omega $，电路电流$ I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6V}{40\Omega}=0.15A $，电压表的示数$ U_0'=I×R_0=0.15A×20\Omega=3V $（刚好达到电压表量程最大值，触发报警）。
（2）要使$ K $略低于报警值时电路报警，即此时气敏电阻$ R $更大（$ K $更小），需保持报警电流不变，根据$ I=\frac{U}{R+R_0} $，电源电压$ U $不变，$ R $增大时，需减小$ R_0 $才能让电流达到报警值，故建议减小电阻箱的阻值。
【答案】
(1) ① 减小；小 ② 6 ③ 0.15；3 (2) 减小电阻箱的阻值
【知识点】
欧姆定律应用；串联电路特点；气敏电阻特性
【点评】
本题以空气质量检测为背景，将物理知识与实际生活结合，考查学生对欧姆定律的掌握及图像分析能力，属于中等难度的应用类题目，能有效考查学生的知识迁移能力。
【难度系数】
0.6
本题结合空气质量检测仪的电路，考查欧姆定律的应用。首先需通过图乙明确气敏电阻阻值随空气质量指数的变化规律，再结合串联电路特点和欧姆定律分析电流、电压的变化；计算电源电压和报警时的电流、电压时，要先确定对应空气质量指数下气敏电阻的阻值，再利用欧姆定律公式计算；优化建议需结合电路报警的电流条件，调整电阻箱阻值使检测仪更灵敏。
【解析】
（1）① 观察图乙，空气质量指数$ K $增大时，气敏电阻$ R $的阻值减小；空气污染程度越小，$ K $越小，$ R $越大，电路总电阻越大，根据欧姆定律$ I=\frac{U}{R_{总}} $，电路电流越小，故电流越小。
② 当$ K=50 $时，由图乙得气敏电阻$ R=100\Omega $，电阻箱$ R_0=20\Omega $，电压表测$ R_0 $两端电压$ U_0=1V $，电路电流$ I=\frac{U_0}{R_0}=\frac{1V}{20\Omega}=0.05A $，电源电压$ U=I(R+R_0)=0.05A×(100\Omega+20\Omega)=6V $。
③ 中度污染的最高空气质量指数$ K=200 $，由图乙得此时气敏电阻$ R=20\Omega $，电路总电阻$ R_{总}=R+R_0=20\Omega+20\Omega=40\Omega $，电路电流$ I=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6V}{40\Omega}=0.15A $，电压表的示数$ U_0'=I×R_0=0.15A×20\Omega=3V $（刚好达到电压表量程最大值，触发报警）。
（2）要使$ K $略低于报警值时电路报警，即此时气敏电阻$ R $更大（$ K $更小），需保持报警电流不变，根据$ I=\frac{U}{R+R_0} $，电源电压$ U $不变，$ R $增大时，需减小$ R_0 $才能让电流达到报警值，故建议减小电阻箱的阻值。
【答案】
(1) ① 减小；小 ② 6 ③ 0.15；3 (2) 减小电阻箱的阻值
【知识点】
欧姆定律应用；串联电路特点；气敏电阻特性
【点评】
本题以空气质量检测为背景，将物理知识与实际生活结合，考查学生对欧姆定律的掌握及图像分析能力，属于中等难度的应用类题目，能有效考查学生的知识迁移能力。
【难度系数】
0.6