Question

3．从2011年5月11日起，执行酒驾重罚新规定．交警使用的某型号酒精测试仪的工作原理相当于图所示．电源电压恒为8V，传感器电阻R₂的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，当酒精气体的浓度为0时，R₂的电阻为60Ω，此时电压表的示数为6V．求：
（1）电压表的示数为6V时，电流表的示数为多少？
（2）电压表的示数为6V时，定值电阻R₁的电阻值为多少？
（3）调零后，R₁的电阻保持不变．某驾驶员对着测试仪吹气10s，若电流表的示数达到0.2A，表明驾驶员醉驾，此时电压表的示数为多少？

Answer 1

分析 由电路图可知，R₁与R₂串联，电压表测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电压表的示数为6V时电流表的示数；
（2）根据串联电路的电压特点求出R₁两端的电压，根据欧姆定律求出定值电阻R₁的电阻值；
（3）R₁的电阻保持不变，根据欧姆定律求出电流表的示数达到0.2A时R₁两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电压表的示数．

解答 解：由电路图可知，R₁与R₂串联，电压表测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）电压表的示数为6V时，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中电流表的示数：
I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{6V}{60Ω}$=0.1A；
（2）因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R₁两端的电压：
U₁=U-U₂=8V-6V=2V，
则定值电阻R₁的电阻值：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω；
（3）R₁的电阻保持不变，当电流表的示数达到0.2A时，R₁两端的电压：
U₁′=I′R₁=0.2A×20Ω=4V，
则电压表的示数：
U₂′=U-U₁′=8V-4V=4V．
答：（1）电压表的示数为6V时，电流表的示数为0.1A；
（2）电压表的示数为6V时，定值电阻R₁的电阻值为20Ω；
（3）此时电压表的示数为4V．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，体现了物理应用于生活，达到学以致用的目的．