Question

15．為防止酒駕事故的出現(xiàn)，酒精測(cè)試儀被廣泛應(yīng)用．有一種由酒精氣體傳感器制成的呼氣酒精測(cè)試儀，當(dāng)接觸到的酒精氣體濃度增加時(shí)，其電阻值降低，如圖甲所示．當(dāng)酒精氣體的濃度為0時(shí)，R₁的電阻為60Ω．在圖乙所示的工作電路中，電源電壓恒為12V，定值電阻R₂=30Ω．求：

（1）當(dāng)被檢測(cè)者的酒精氣體的濃度為0時(shí)，電壓的示數(shù)是多少；
（2）現(xiàn)在國(guó)際公認(rèn)的酒駕標(biāo)準(zhǔn)是0.2mg/ml≤酒精氣體濃度≤0.8mg/ml，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時(shí)，試通過計(jì)算判斷被檢測(cè)者是否酒駕．
（3）請(qǐng)計(jì)算說明，如果你是交警怎樣快速判斷司機(jī)沒有酒駕？

Answer 1

分析 由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₁兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）由電路圖可知，傳感器和定值電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)傳感器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流；根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電壓的示數(shù)；
（2）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時(shí)，根據(jù)歐姆定律求出電路的總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出傳感器的電阻，由圖象得出對(duì)應(yīng)酒精氣體的濃度，然后與酒駕標(biāo)準(zhǔn)相比較即可判斷是否酒駕；
（3）根據(jù)圖象可知酒精濃度為0.2mg/ml時(shí)R₁的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)，然后根據(jù)電表的示數(shù)判斷是否酒駕．

解答 解：由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₁兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）當(dāng)被檢測(cè)者的酒精氣體的濃度為0時(shí)，R₁的電阻為60Ω，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{12V}{60Ω+30Ω}$=$\frac{4}{30}$A，
電壓的示數(shù)：
U₁=IR₁=$\frac{4}{30}$A×60Ω=8V；
（2）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時(shí)，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{12V}{0.3A}$=40Ω，
則酒精氣體傳感器的電阻：
R₁′=R-R₂=40Ω-30Ω=10Ω，
由甲圖可知，被檢測(cè)者的酒精氣體濃度為0.8mg/ml，
0.2mg/ml＜0.8mg/ml≤0.8mg/ml，
所以被檢測(cè)者屬于酒駕；
（3）由圖象可知，酒精濃度為0.2mg/ml時(shí)，R₁″=30Ω，
此時(shí)電路中的電流：
I″=$\frac{U}{{R}_{1}″+{R}_{2}}$=$\frac{12V}{30Ω+30Ω}$=0.2A，
電壓表的示數(shù)：
U₁″=I″R₁=0.2A×30Ω=6V，
當(dāng)電流表的示數(shù)大于或等于0.2A，電壓表的示數(shù)小于或等于6V，即可判斷司機(jī)酒駕．
答：（1）當(dāng)被檢測(cè)者的酒精氣體的濃度為0時(shí)，電壓的示數(shù)是8V；
（2）當(dāng)電流表的示數(shù)為0.3A時(shí)，被檢測(cè)者是酒駕；
（3）當(dāng)電流表的示數(shù)大于或等于0.2A，電壓表的示數(shù)小于或等于6V，即可判斷司機(jī)酒駕．

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)鍵是從圖象中獲取有用的信息．