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14.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9V,图中R1为酒精气体传感器,它的实质是一个电阻值随酒精气体浓度增大而减小的可变电阻.当酒精气体的浓度为0时,R1的阻值为80Ω,电压表的示数为1V.求:
(1)酒精气体浓度为0时电路中的电流是多少?
(2)R2的阻值是多少?
(3)某驾驶员对着测试仪吹气10s,若电压表的示数达到3V,就表明驾驶员醉驾.此时酒精传感器R1的阻值多大?

分析 由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压.
(1)根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出电流表的示数;
(2)根据欧姆定律求出R2的阻值;
(3)根据欧姆定律求出电压表的示数达到3V时电路中的电流,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电阻的串联求出此时酒精传感器R1的阻值.

解答 解:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压.
(1)因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,酒精气体浓度为0时,R1两端的电压:
U1=U-U2=9V-1V=8V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电流表的示数:
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{8V}{80Ω}$=0.1A;
(2)R2的阻值:
R2=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω;
(3)电压表的示数达到3V时,电路中的电流:
I′=$\frac{{U}_{2}′}{{R}_{2}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A,
电路中的总电阻:
R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{9V}{0.3A}$=30Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,此时酒精传感器R1的阻值:
R1′=R-R2=30Ω-10Ω=20Ω.
答:(1)酒精气体浓度为0时电路中的电流是0.1A;
(2)R2的阻值是10Ω
(3)若电压表的示数达到3V时酒精传感器R1的阻值为20Ω.

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,要注意酒精传感器R1的阻值是变化.

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