Question

8．從2011年5月11日起，執(zhí)行酒駕重罰新規(guī)定．交警使用的某型號酒精測試儀的工作原理相當于如圖所示．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，當酒精氣體的濃度為0時，R₂的電阻為80Ω．使用前要通過調(diào)零旋鈕（即滑動變阻器R₁的滑片）對測試儀進行調(diào)零，此時電壓表的示數(shù)為8V．求：
（1）電壓表的示數(shù)為8V時，電流表的示數(shù)為多少？
（2）電壓表的示數(shù)為8V時，滑動變阻器R₁的電阻值為多少？
（3）調(diào)零后，R₁的電阻保持不變．某駕駛員對著測試儀吹氣10s，若電流表的示數(shù)達到0.3A，表明駕駛員醉駕，此時電壓表的示數(shù)為多少？
（4）請從物理學角度談一下在制作該裝置時注意的問題．（只回答一個問題即可）

Answer 1

分析 （1）當對測試儀進行調(diào)零，知道R₂的電壓和電阻，由I=$\frac{U}{R}$計算電流表示數(shù)．
（2）根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算R₁電阻．
（3）當駕駛員對著測試儀吹氣10s，改變了電路電流，滑動變阻器的阻值不變，先求出滑動變阻器的電壓，再求出R₂的電壓．
（4）可以從電路中電流上考慮會不會超過電流表量程．

解答 解：
（1）由圖可知，R₂和滑動變阻器R₁串聯(lián)，
由題酒精氣體的濃度為0時，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）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點，
U₁=U-U₂=9V-8V=1V，
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω．
（3）當R₁的電阻保持不變，電流表的示數(shù)I′=0.3A時，
U₁′=I′R₁=0.3A×10Ω=3V，
U₂′=U-U₁′=9V-3V=6V．
（4）因為傳感器電阻R₂的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，酒駕者吹氣時電路中總電阻減小，電流會增大，有可能超過電流表量程．
答：（1）電壓表的示數(shù)為8V時，電流表的示數(shù)為0.1A；
（2）電壓表的示數(shù)為8V時，滑動變阻器R₁的電阻值為10Ω；
（3）調(diào)零后，R₁的電阻保持不變．某駕駛員對著測試儀吹氣10s，若電流表的示數(shù)達到0.3A，表明駕駛員醉駕，此時電壓表的示數(shù)6V；
（4）因為傳感器電阻R₂的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，酒駕者吹氣時電路中總電阻減小，電流會增大，有可能超過電流表量程．

點評 本題考查了歐姆定律公式及導出公式，串聯(lián)電路的電壓和電流的特點，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．本題體現(xiàn)了物理應用于生活，體現(xiàn)了學以致用的目的．