Question

8．有一種由酒精氣體傳感器制成的呼氣酒精測(cè)試儀被廣泛用來檢測(cè)酒駕，傳感器R₁的阻值隨酒精氣體濃度的變化如圖甲所示，工作電路如圖乙所示，電源電壓恒為12V，定值電阻R₂=30Ω．求：

（1）被檢測(cè)者未喝酒時(shí)，即酒精濃度為0時(shí)，R₁阻值為60Ω．
（2）被檢測(cè)者酒精濃度越大時(shí)，電流表示數(shù)越大，電壓表示數(shù)越小．
（3）被檢測(cè)者酒精氣體濃度為0.8mg/mL時(shí)，電流表的示數(shù)為0.3A．
（4）現(xiàn)在公認(rèn)的酒駕標(biāo)準(zhǔn)為0.2mg/mL≤酒精氣體濃度≤0.8mg/mL，當(dāng)電壓表示數(shù)為4.8V時(shí)，被檢測(cè)司機(jī)酒精濃度是0.3mg/ml．

Answer 1

分析 （1）從圖甲中直接可以看出，當(dāng)被檢測(cè)者未喝酒時(shí)，即酒精氣體的濃度為0時(shí)傳感器電阻的阻值；
（2）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；由圖可知?dú)饷綦娮璧男再|(zhì)，由電阻的變化利用歐姆定律可求得電路中電流的變化及R₁兩端電壓的變化．
（3）據(jù)圖甲可知，當(dāng)酒精濃度為0.8mg/ml時(shí)R₁的電阻，求出總電阻，根據(jù)歐姆定律求出電流表的示數(shù)；
（4）當(dāng)電壓表的示數(shù)為4.8V時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路的電流，繼而求出傳感器的電阻，由圖象得出對(duì)應(yīng)酒精氣體的濃度．

解答 解：
（1）由圖象可知，當(dāng)被檢測(cè)者未喝酒時(shí)，即酒精氣體的濃度為0時(shí)，R₁的電阻為60Ω；
（2）由電路圖可知，傳感器R₁和定值電阻R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)傳感器R₁兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流；
由圖可知，當(dāng)酒精濃度增大時(shí)，傳感器R₁的阻值會(huì)減小，
由歐姆定律可得電路中電流增加，即電流表示數(shù)增大，由U₂=IR₂可知，定值電阻R₂兩端的電壓會(huì)增大，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知R₁兩端的電壓會(huì)減小，即電壓表的示數(shù)會(huì)變小；
（3）據(jù)圖甲可知，當(dāng)酒精濃度為0.8mg/ml時(shí)，R₁的電阻為10Ω，
則R′=R₁+R₂=10Ω+30Ω=40Ω；
此時(shí)電路中電流：I=$\frac{U}{R′}$=$\frac{12V}{40Ω}$=0.3A，即電流表的示數(shù)為0.3A；
（4）當(dāng)電壓表的示數(shù)U₁=4.8V時(shí)，
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知：U₂=U-U₁=12V-4.8V=7.2V，
電路中的電流I₁=I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{7.2V}{30Ω}$=0.24A，
根據(jù)歐姆定律可得，此時(shí)傳感器R₁的阻值：R₁′=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{4.8V}{0.24A}$=20Ω，
由甲圖可知，被檢測(cè)者的酒精氣體濃度為0.3mg/ml．
故答案為：（1）60Ω；（2）大；�。唬�3）0.3A；（4）0.3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電流的計(jì)算和是否飲酒或醉酒駕車的界定標(biāo)準(zhǔn)，以及歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵明白電路的連接和能從圖象上找到有用的數(shù)據(jù)．