《2025年自主学习指导课程与测试九年级物理全一册沪科版》

19. 交警使用的某型酒精测试仪的工作原理如图16-47所示，电源电压恒为6V，传感器R₁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，R₁电阻为20Ω。为精准使用，测试仪使用前要通过调零旋钮(即滑动变阻器R₂的滑片)进行调零，此时电压表示数为4V。
(1) 当电压表示数为4V时，电流表示数是多少？
(2) 当电压表示数为4V时，滑动变阻器R₂阻值是多少？
(3) 调零后，R₂的电阻保持不变。某驾驶员对着酒精测试仪吹气，若电流表示数达到0.3A，表明该驾驶员酒驾，则此时电压表的示数是多少？R₁阻值是多少？

答案： 解：由电路图可知，R₁与 R₂串联，电压表测 R₁两端的电压，电流表测电路中的电流。
(1)由题知，当酒精浓度为 0 时，R₁的电阻为 20 Ω，此时电压表的示数为 4 V，串联电路中电流的处处相等，由欧姆定律得此时电路中电流，即电流表的示数I = I₁ = I₂ = U₂/R₂ = 4 V/20 Ω = 0.2 A。
(2)串联电路中总电压等于各分电压之和，电压表的示数为 4 V 时，R₂两端的电压 U₂ = U - U₁ = 6V - 4V = 2V，滑动变阻器 R₂的电阻值R₂ = U₂/I = 2 V/0.2 A = 10 Ω。
(3)调零后，R₂的电阻保持不变，电流表的示数达到 0.3 A 时，R₂两端的电压U₂' = I'R₂ = 0.3 A×10 Ω = 3 V；串联电路中，总电压等于各部分电路两端电压之和，所以 R₁两端的电压U₁' = U - U₂' = 6 V - 3 V = 3 V，即此时电压表的示数为 3 V；根据 I = U/R 可得 R₁ = U₁'/I' = 3 V/0.3 A = 10 Ω。