Question

从2011年5月11日起，执行酒驾重罚新规定．参照《车辆驾驶人员呼气酒精含量阈值与检验标准（GB19522）》，呼气中酒精浓度大于等于0.09mg/L就属于酒后驾驶．京口中学综合实践活动小组的同学就“呼气中酒精浓度是否超标”展开探究活动，小组同学通过资料查询，知道氧化锡具有气敏特性，当周围气体中酒精浓度增加，其电阻值就降低．他们到电子器材商店购得某型号氧化锡酒精气体传感器，其阻值Rx与周围气体中酒精浓度的关系如下表所示．交警使用的某型号酒精测试仪的工作原理如图1所示，电源电压恒为6V，R为定值电阻，在测试时当酒精气体的浓度为0.01mg/L时，电压表的示数为1V，求；
（1）定值电阻R的阻值；
（2）在检测时电压表读数大于等于多少时被检测者属于酒后驾车？
（3）该酒精检测仪表盘的零刻度应在电压表的什么示数位置，请计算并在图2表盘上标出；
（4）若电压表的量程是0～3V，此酒精测试仪能检测出酒精气体的浓度最多为多少？

酒精气体的浓度/mg/L		0.01	0.03	0.05	0.07	0.09	0.11	0.13
酒精气体传感器电阻Rx/Ω	36	20	15	11	8	6	4.5	4

Answer

（1）由表格数据可知，当酒精气体的浓度为0.01mg/L时酒精气体传感器的电阻，根据串联电路的电压特点求出酒精气体传感器电阻两端的电压，利用欧姆定律和串联电路的电流特点求出电路中的电流，最后根据欧姆定律求出定值电阻R的阻值；
（2）由表格数据可知，当酒精气体的浓度为0.09mg/L时酒精气体传感器的电阻，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电压表的示数即为酒驾时的最小示数；
（3）由表格数据可知，当酒精气体的浓度为0mg/L时酒精气体传感器的电阻，根据阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，再根据欧姆定律求出电压表的示数即为零刻度的位置；
（4）根据欧姆定律求出电压表的示数为3V时电路中的电流，再根据串联电路的电压特点求出酒精气体传感器电阻两端的电压，利用欧姆定律求出酒精气体传感器电阻的阻值，由表格读出此酒精测试仪能检测出酒精气体的最大浓度．
【解析】
（1）由表格数据可知，当酒精气体的浓度为0.01mg/L时酒精气体传感器的电阻Rx=20Ω，
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴酒精气体传感器电阻两端的电压：
Ux=U-U=6V-1V=5V，
∵串联电路中各处的电流相等，
∴根据欧姆定律可得，电路中的电流：
I=Ix===0.25A，
定值电阻R的阻值：
R===4Ω；
（2）由表格数据可知，当酒精气体的浓度为0.09mg/L时酒精气体传感器的电阻Rx′=6Ω，
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
∴此时电路中的电流：
I′===0.6A，
电压表的示数：
U′=I′R=0.6A×4Ω=2.4V，
即电压表的示数大于等于2.4V时属于酒后驾车；
（3）由表格数据可知，当酒精气体的浓度为0mg/L时酒精气体传感器的电阻Rx″=36Ω，
电路中的电流：
I″===0.15A，
电压表的示数：
U″=I″R=0.15A×4Ω=0.6V，
即该酒精检测仪表盘的零刻度应在电压表0.6V的示数位置，如下图所示：

（4）当电压表的示数为3V时，此酒精测试仪能检测出酒精气体的浓度最大，
电路中的电流：
Imax===0.75A，
此时酒精气体传感器两端的电压：
Uxmin=U-U0max=6V-3V=3V，
酒精气体传感器的电阻：
Rxmin===4Ω，
由表格可知，此酒精测试仪能检测出酒精气体的浓度最多为0.13mg/L．
答：（1）定值电阻R的阻值为4Ω；
（2）在检测时电压表读数大于等于2.4V时被检测者属于酒后驾车；
（3）该酒精检测仪表盘的零刻度应在电压表的0.6V示数位置，如上表所示；
（4）若电压表的量程是0～3V，此酒精测试仪能检测出酒精气体的浓度最多为0.13mg/L．