Question

8．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如图所示．电源电压恒为9V，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80Ω．使用前要通过调零旋钮（即滑动变阻器R₁的滑片）对测试仪进行调零，此时电压表的示数为8V．求：
（1）电压表的示数为8V时，电流表的示数为多少？
（2）电压表的示数为8V时，滑动变阻器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0.3A，表明驾驶员醉驾，此时电压表的示数为多少？
（4）请从物理学角度谈一下在制作该装置时注意的问题．（只回答一个问题即可）

Answer 1

分析 （1）当对测试仪进行调零，知道R₂的电压和电阻，由I=$\frac{U}{R}$计算电流表示数．
（2）根据串联电路特点和欧姆定律计算R₁电阻．
（3）当驾驶员对着测试仪吹气10s，改变了电路电流，滑动变阻器的阻值不变，先求出滑动变阻器的电压，再求出R₂的电压．
（4）可以从电路中电流上考虑会不会超过电流表量程．

解答 解：
（1）由图可知，R₂和滑动变阻器R₁串联，
由题酒精气体的浓度为0时，R₂=80Ω，电压表示数U₂为8V，
I=I₁=I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{8V}{80Ω}$=0.1A．
（2）根据串联电路的电压特点，
U₁=U-U₂=9V-8V=1V，
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω．
（3）当R₁的电阻保持不变，电流表的示数I′=0.3A时，
U₁′=I′R₁=0.3A×10Ω=3V，
U₂′=U-U₁′=9V-3V=6V．
（4）因为传感器电阻R₂的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，酒驾者吹气时电路中总电阻减小，电流会增大，有可能超过电流表量程．
答：（1）电压表的示数为8V时，电流表的示数为0.1A；
（2）电压表的示数为8V时，滑动变阻器R₁的电阻值为10Ω；
（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0.3A，表明驾驶员醉驾，此时电压表的示数6V；
（4）因为传感器电阻R₂的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，酒驾者吹气时电路中总电阻减小，电流会增大，有可能超过电流表量程．

点评 本题考查了欧姆定律公式及导出公式，串联电路的电压和电流的特点，通过电阻值随酒精气体浓度的变化而变化，改变电路的阻值和电流．本题体现了物理应用于生活，体现了学以致用的目的．