Question

4．圖1為某酒精檢測儀．工作時簡化電路如圖2所示．U_C=3V，U_H=4V．圓圈中為酒精傳感器，其中R為氣敏電阻，在200℃以上的環(huán)境中才能穩(wěn)定工作，工作時其阻值與周圍氣體中酒精濃度的關(guān)系如圖3所示．R_H為加熱電阻，工作時功率為0.1W，可以為氣敏電阻提供200℃以上的環(huán)境溫度．檢測儀將EF間的電壓轉(zhuǎn)換為酒精濃度顯示在屏幕上．

（1）R_H的阻值為多少？
（2）當(dāng)呼出氣體中酒精的濃度為0.06mg/L時，EF間的電壓為0.5V，R₀的阻值為多少？
（3）在E、F之間接入一只電壓表，請根據(jù)表一和表二提供的信息，通過計算在圖4上畫出飲酒駕車和醉酒駕車時，電壓表指針?biāo)�在的位置（飲酒駕車畫虛線，醉酒駕車畫實線）
表一：車輛駕駛?cè)藛T血液酒精含量臨界值

行為類別	對象	臨界值 mg/100mL
飲酒駕車	車輛駕駛?cè)藛T	20
醉酒駕車	車輛駕駛?cè)藛T	80

表二：呼出氣體酒精濃度與血液酒精濃度對照表

序號	呼出氣體中酒精濃度 mg/L	血液中酒精濃度 mg/100mL
1	0.05	10
2	0.09	20
3	0.14	30
4	0.18	40
5	0.23	50
6	0.27	60
7	0.32	70
8	0.36	80

Answer 1

分析 （1）已知電阻兩端電壓和工作功率，利用公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$得到阻值；
（2）在串聯(lián)電路中，用電器兩端電壓與其阻值成正比，根據(jù)酒精濃度確定R對應(yīng)的阻值，然后根據(jù)電壓與電阻成正比得到R₀的阻值；
（3）首先根據(jù)表格數(shù)據(jù)和圖象得到飲酒駕車和醉酒駕車時R的阻值，然后根據(jù)串聯(lián)電路用電器兩端電壓與其阻值成正比確定具體的電壓值，在表盤上標(biāo)出．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，R_H的阻值：
R_H=$\frac{{{U}_{H}}^{2}}{{P}_{H}}$=$\frac{（4V）^{2}}{0.1W}$=160Ω；
（2）由圖象知，當(dāng)呼出氣體中酒精的濃度為0.06mg/L時，R=200Ω，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R兩端的電壓：
U_R=U_C-U₀=3V-0.5V=2.5V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{R}}{R}$，即$\frac{0.5V}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{200Ω}$，
解得R₀=40Ω；
（3）飲酒駕駛時，血液酒精含量為20mg/mL，對應(yīng)的呼出氣體酒精濃度是0.09mg/L，此時R_飲酒=160Ω，
$\frac{{U}_{飲酒}}{{U}_{0}}$=$\frac{{R}_{飲酒}}{{R}_{0}}$，即$\frac{3V-{U}_{0}}{{U}_{0}}$=$\frac{160Ω}{40Ω}$，
解得U₀=0.6V；
醉酒駕駛時，血液酒精含量為80mg/mL，對應(yīng)的呼出氣體酒精濃度是0.36mg/L，此時R_醉酒=60Ω．
$\frac{{U}_{醉酒}}{{U}_{0}′}$=$\frac{{R}_{醉酒}}{{R}_{0}}$，即$\frac{3V-{U}_{0}′}{{U}_{0}′}$=$\frac{60Ω}{40Ω}$，
解得U₀′=1.2V．
指針?biāo)�在位置如圖所示：

答：（1）R_H的阻值為160Ω；
（2）R₀的阻值為40Ω；
（3）如上圖所示．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，從圖象和表格中獲取有用的信息是關(guān)鍵．