Question

12．從2011年5月11日起，執(zhí)行酒駕重罰新規(guī)定．交警使用的某型號(hào)酒精測(cè)試儀的工作原理相當(dāng)于如圖所示．電源電壓恒為9V，傳感器電阻R₂的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，如表格中所示，當(dāng)酒精氣體的濃度為0時(shí)，R₂的電阻為80Ω．使用前要通過調(diào)零旋鈕（即滑動(dòng)變阻器R₁的滑片）對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行調(diào)零，此時(shí)電壓表的示數(shù)為8V．

酒精氣體濃度	0	5%	10%	15%	20%	25%	30%
R2∕Ω	80	70	60	50	40	30	20

求：（1）電壓表的示數(shù)為8V時(shí)，電流表的示數(shù)為多少？
（2）電壓表的示數(shù)為8V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R₁的電阻值為多少？
（3）調(diào)零后，R₁的電阻保持不變．某駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣10s，若電流表的示數(shù)達(dá)到0.3A，表明駕駛員醉駕，此時(shí)酒精氣體濃度為多少？

Answer 1

分析 本題有兩個(gè)過程，
（1）當(dāng)對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行調(diào)零，知道R₂的電壓和電阻，根據(jù)歐姆定律求出電流．求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電壓和電流，根據(jù)歐姆定律的導(dǎo)出公式，求出電阻．
（2）當(dāng)駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣10s，改變了電路電流，滑動(dòng)變阻器的阻值不變，求出滑動(dòng)變阻器的電壓，求出R₂的電壓，由R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出R₂的最值，對(duì)照表格數(shù)據(jù)可知酒精的濃度大�。�

解答 解：（1）因?yàn)镽₂和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，當(dāng)酒精氣體的濃度為0時(shí)，R₂=80Ω，電壓表示數(shù)U₂為8V，
I=I₁=I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{8V}{80Ω}$=0.1A．
（2）U₁=U-U₂=9V-8V=1V，
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω．
（3）當(dāng)R₁的電阻保持不變，電流表的示數(shù)I′=0.3A時(shí)，
U₁′=I′R₁=0.3A×10Ω=3V，
U₂′=U-U₁′=9V-3V=6V．
由I=$\frac{U}{R}$得，R2=$\frac{{U}_{2}′}{I′}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，由表格數(shù)據(jù)知，此時(shí)酒精濃度為30%．
答：（1）電壓表的示數(shù)為8V時(shí)，電流表的示數(shù)為0.1A；
（2）電壓表的示數(shù)為8V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R₁的電阻值為10Ω；
（3）酒精氣體濃度為30%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了歐姆定律公式及導(dǎo)出公式，串聯(lián)電路的電壓和電流的特點(diǎn)，通過電阻值隨酒精氣體濃度的變化而變化，改變電路的阻值和電流．體現(xiàn)了物理應(yīng)用于生活，達(dá)到學(xué)以致用的目的．