Question

15．如圖甲所示是交警用來檢測(cè)酒駕的某種酒精測(cè)試儀，其工作原理如圖乙所示．電源電壓恒為8V，傳感器電阻R₁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)，R₁的電阻為60Ω，使用前，閉合開關(guān)后要通過調(diào)零旋鈕（即滑動(dòng)變阻器R₂的滑片P）對(duì)酒精測(cè)試儀進(jìn)行調(diào)零（此時(shí)酒精氣體濃度為零）此時(shí)電壓表的示數(shù)為6V．求：
（1）當(dāng)電壓表的示數(shù)為6V時(shí)，電流表的示數(shù)為多少？變阻器R₂接入電路的阻值為多少？
（2）調(diào)零后R₂的阻值保持不變，某駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí)，若電流表的示數(shù)達(dá)到0.25A，表明該駕駛員酒駕，此時(shí)電壓表的示數(shù)為多少？

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）由題意可知，酒精氣體的濃度為0時(shí)，R₁的阻值和電壓表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路中的電流特點(diǎn)求出電路中的電流；
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器R₁的電阻值；
（2）R₁的電阻保持不變，根據(jù)歐姆定律求出電流表的示數(shù)達(dá)到0.25A時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電壓表的示數(shù)．

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)酒精氣體的濃度為0時(shí)，R₁的電阻為60Ω，此時(shí)電壓表的示數(shù)為6V，
由于串聯(lián)電路中各處的電流相等，則根據(jù)歐姆定律可得，電流表的示數(shù)：
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{60Ω}$=0.1A；
由串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和可得：
此時(shí)R₂兩端的電壓：
U₂=U-U₁=8V-6V=2V，
由I=$\frac{U}{R}$得：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω；
（2）調(diào)零后R₂的電阻保持不變，若電流表的示數(shù)達(dá)到0.25A，此時(shí)變阻器兩端的電壓：
U₂′=I′R₂=0.25A×20Ω=5V，
∴電壓表的示數(shù)：
U₁′=U-U₂′=8V-5V=3V．
答：（1）電壓表的示數(shù)為6V時(shí)，電流表的示數(shù)為0.1A；
（2）電壓表的示數(shù)為6V時(shí)，滑動(dòng)變阻器R₁的電阻值為20Ω；
（3）調(diào)零后，電流表的示數(shù)達(dá)到0.25A時(shí)電壓表的示數(shù)為3V．

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)鍵是注意“調(diào)零后，變阻器R₂的電阻保持不變”．