Question

为了防止酒驾事故的出现，酒精测试仪已被广泛应用．交警使用的某型号酒精测试仪的工作原理如图所示．电源电压恒为8V，传感器电阻R₂的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，当酒精气体的浓度为0时，R₂的电阻为60Ω．使用前要通过调零旋扭（即滑动变阻器R₁的滑片）对酒精测试仪进行调零，此时电压表的为6V．
（1）电压表的示数为6V时，电流表的示数为多少？
（2）电压表的示数为6V时，滑动变阻器R₁的电阻值为多少？
（3）调零后，R₁的电阻保持不变．某驾驶员对着酒精测试仪吹气10s，若电流表的示数达到0.2A，表明驾驶员酒驾，此时电压表的示数为多少？

Answer

由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）由题意可知，酒精气体的浓度为0时，R2的阻值和电压表的示数，根据欧姆定律和串联电路中的电流特点求出电路中的电流；
（2）根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律求出滑动变阻器R1的电阻值；
（3）R1的电阻保持不变，根据欧姆定律求出电流表的示数达到0.2A时滑动变阻器两端的电压，利用串联电路的电压特点求出电压表的示数．
【解析】
由电路图可知，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）当酒精气体的浓度为0时，R2的电阻为60Ω，此时电压表的示数为6V，
∵串联电路中各处的电流相等，
∴根据欧姆定律可得，电流表的示数：
I===0.1A；
（2）∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴此时R1两端的电压：
U1=U-U2=8V-6V=2V，
∴R1===20Ω；
（3）调零后，R1的电阻保持不变，此时变阻器两端的电压：
U1′=I′R1=0.2A×20Ω=4V，
∴电压表的示数：
U2′=U-U1′=8V-4V=4V．
答：（1）电压表的示数为6V时，电流表的示数为0.1A；
（2）电压表的示数为6V时，滑动变阻器R1的电阻值为20Ω；
（3）调零后，电流表的示数达到0.2A时电压表的示数为4V．