Question

4．酒后駕車會(huì)造成嚴(yán)重后果．交警使用的某型號(hào)酒精測(cè)試儀的工作原理相當(dāng)于如圖所示電路．電源電壓恒為8V，傳感器電阻R₂的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，當(dāng)酒精氣體的濃度為0時(shí)，R₂的電阻為60Ω．使用前通過調(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6V．求：
（1）電壓表的示數(shù)為6V時(shí)，電流表的示數(shù)為多少？
（2）電壓表的示數(shù)為6V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0.2A，表明駕駛員醉駕，此時(shí)電阻R₂阻值多大？

Answer 1

分析 由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）由題意可知，酒精氣體的濃度為0時(shí)，R₂的阻值和電壓表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路中的電流特點(diǎn)求出電路中的電流；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器R₁的電阻值；
（3）R₁的電阻保持不變，根據(jù)歐姆定律求出電流表的示數(shù)達(dá)到0.2A時(shí)電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出此時(shí)電阻R₂阻值的大�。�

解答 解：由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）當(dāng)酒精氣體的濃度為0時(shí)，R₂的電阻為60Ω，此時(shí)電壓表的示數(shù)為6V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中電流表的示數(shù)：
I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{6V}{60Ω}$=0.1A；
（2）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，此時(shí)R₁兩端的電壓：
U₁=U-U₂=8V-6V=2V，
則滑動(dòng)變阻器R₁的電阻值：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω；
（3）調(diào)零后，R₁的電阻保持不變，
當(dāng)電流表的示數(shù)達(dá)到0.2A時(shí)電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{8V}{0.2A}$=40Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，此時(shí)電阻R₂阻值：
R₂′=R-R₁=40Ω-20Ω=20Ω．
答：（1）電壓表的示數(shù)為6V時(shí)，電流表的示數(shù)為0.1A；
（2）電壓表的示數(shù)為6V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R₁的電阻值為20Ω；
（3）調(diào)零后，電流表的示數(shù)達(dá)到0.2A時(shí)電阻R₂阻值為20Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是注意“調(diào)零后，R₁的電阻保持不變”．