Question

交通法規(guī)禁止酒后駕駛，為加強(qiáng)檢查力度，酒精測試儀被廣泛應(yīng)用．如圖甲所示是酒精測試儀簡化的工作電路，已知電源E的電壓為U=4V，定值電阻R=2Ω．圖中酒精氣體傳感器R_t的阻值隨酒精氣體濃度的變化關(guān)系如圖乙所示，電壓表示數(shù)的變化對(duì)應(yīng)了不同的酒精氣體濃度．以酒精氣體濃度≥0.2mg/ml為酒駕判斷標(biāo)準(zhǔn)，求：
（1）當(dāng)被檢者的酒精氣體濃度為0時(shí)，電壓表的示數(shù)；
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，被檢者是否判斷為酒駕，此時(shí)傳感器電阻R₁消耗的電功率．

Answer 1

【答案】分析：由電路圖可知，酒精氣體傳感器R₁與定值電阻R串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓．
（1）由圖乙可知當(dāng)被檢者的酒精氣體濃度為0時(shí)酒精氣體傳感器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)；
（2）根據(jù)歐姆定律求出當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)電路中的電流，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出酒精氣體傳感器兩端的電壓，利用歐姆定律求出酒精氣體傳感器，由圖乙可知被檢者的酒精氣體濃度，然后與酒駕判斷標(biāo)準(zhǔn)相比較即可判斷是否酒駕，最后根據(jù)P=UI求出此時(shí)傳感器電阻R₁消耗的電功率．
解答：解：由電路圖可知，酒精氣體傳感器R₁與定值電阻R串聯(lián)，電壓表測R兩端的電壓．
（1）由圖乙可知，當(dāng)被檢者的酒精氣體濃度為0時(shí)，酒精氣體傳感器R₁的阻值為6Ω，
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
∴根據(jù)歐姆定律可得，電路中的電流：
I===0.5A，
電壓表的示數(shù)：
U=IR=0.5A×2Ω=1V；
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，電路中的電流：
I′===1A，
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
∴酒精氣體傳感器兩端的電壓：
U₁′=U-U′=4V-2V=2V，
酒精氣體傳感器的電阻：
R₁′===2Ω，
由圖乙可知，此時(shí)被檢者的酒精氣體濃度為0.3mg/ml＞0.2mg/ml，
∴被檢者為酒駕，
此時(shí)傳感器電阻R₁消耗的電功率：
P₁′=U₁′I′=2V×1A=2W．
答：（1）當(dāng)被檢者的酒精氣體濃度為0時(shí)，電壓表的示數(shù)為1V；
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時(shí)，被檢者酒駕，此時(shí)傳感器電阻R₁消耗的電功率為2W．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象得出電阻與酒精濃度對(duì)應(yīng)的數(shù)值．對(duì)學(xué)生的讀圖能力要求較高．