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,R0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R0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/L00.010.030.050.070.090.110.13酒精气体传感器电阻Rx/Ω36201511864.54
网友回答
解:(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-U0=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R0的阻值:
R0===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:
U0′=I′R0=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:
U0″=I″R0=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R0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.
解析分析:(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,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R0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.
点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是从表格中得出酒精浓度对应酒精气体传感器电阻的阻值.