Question

8．從2011年5月11日起，執(zhí)行酒駕重罰新規(guī)定．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．電源電壓恒為9V，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80Ω．使用前要通過調(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8V．求：
（1）電壓表的示數(shù)為8V時(shí)，電流表的示數(shù)為多少？
（2）電壓表的示數(shù)為8V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0.3A，表明駕駛員醉駕，此時(shí)電壓表的示數(shù)為多少？
（4）請(qǐng)從物理學(xué)角度談一下在制作該裝置時(shí)注意的問題．（只回答一個(gè)問題即可）

Answer 1

分析 （1）當(dāng)對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行調(diào)零，知道R₂的電壓和電阻，由I=$\frac{U}{R}$計(jì)算電流表示數(shù)．
（2）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算R₁電阻．
（3）當(dāng)駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣10s，改變了電路電流，滑動(dòng)變阻器的阻值不變，先求出滑動(dòng)變阻器的電壓，再求出R₂的電壓．
（4）可以從電路中電流上考慮會(huì)不會(huì)超過電流表量程．

解答 解：
（1）由圖可知，R₂和滑動(dòng)變阻器R₁串聯(lián)，
由題酒精氣體的濃度為0時(shí)，R₂=80Ω，電壓表示數(shù)U₂為8V，
I=I₁=I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{8V}{80Ω}$=0.1A．
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)，
U₁=U-U₂=9V-8V=1V，
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω．
（3）當(dāng)R₁的電阻保持不變，電流表的示數(shù)I′=0.3A時(shí)，
U₁′=I′R₁=0.3A×10Ω=3V，
U₂′=U-U₁′=9V-3V=6V．
（4）因?yàn)閭鞲衅麟娮鑂₂的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，酒駕者吹氣時(shí)電路中總電阻減小，電流會(huì)增大，有可能超過電流表量程．
答：（1）電壓表的示數(shù)為8V時(shí)，電流表的示數(shù)為0.1A；
（2）電壓表的示數(shù)為8V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R₁的電阻值為10Ω；
（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0.3A，表明駕駛員醉駕，此時(shí)電壓表的示數(shù)6V；
（4）因?yàn)閭鞲衅麟娮鑂₂的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，酒駕者吹氣時(shí)電路中總電阻減小，電流會(huì)增大，有可能超過電流表量程．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了歐姆定律公式及導(dǎo)出公式，串聯(lián)電路的電壓和電流的特點(diǎn)，通過電阻值隨酒精氣體濃度的變化而變化，改變電路的阻值和電流．本題體現(xiàn)了物理應(yīng)用于生活，體現(xiàn)了學(xué)以致用的目的．