Question

14．圖1為某酒精檢測儀，工作時簡化電路如圖2所示．U_C=3V，U_H=4V．圓圈中為酒精傳感器其中R為氣敏電阻，在200℃以上的環境中才能穩定工作，工作時其阻值與周圍氣體中酒精深度的關系如圖3所示．R_H為加熱電阻，工作時功率為0.1W，可以為氣敏電阻提供200℃以上的環境溫度．檢測儀將EF間的電壓轉換為酒精濃度顯示在屏幕上．

（1）R_H的阻值為多少？
（2）當呼出氣體中酒精的濃度為0.06mg/L時，EF間的電壓為0.5V，R₀的阻值為多少？
（3）在E、F之間接入一只電壓表，請根據表一和表二提供的信息，在圖4上畫出飲酒駕車和醉酒駕車時，電壓表指針所在的位置（飲酒駕車畫虛線，醉酒駕車畫實線）．
表一：車輛駕駛人員血液酒精含量臨界值       

行為類別	對象	臨界值mg/100mL
飲酒駕車	車輛駕駛人員	20
醉酒駕車	車輛駕駛人員	80

表二：呼出氣體酒精濃度與血液酒精濃度對照表

序號	呼出氣體中酒精濃度mg/L	血液中酒精濃度mg/100mL
1	0.05	10
2	0.09	20
3	0.14	30
4	0.18	40
5	0.23	50
6	0.27	60
7	0.32	70
8	0.36	80

（4）該酒精檢測儀采用了可拆卸式的吹管，左側為吹氣口，吹氣管應采用圖5（選填“5”、“6”）的設計．根據規定，被測者應口含吹管呼氣測試，如果飲酒者在吹氣口外對著吹管呼氣，測出的酒精濃度將偏小（選填“偏大”、“偏小”），這是因為流速大的地方壓強小，吹氣口周圍空氣被壓入吹管，使測量出的酒精濃度變�。�

Answer 1

分析 （1）已知電阻兩端電壓和工作功率，利用公式R=$\frac{{U}^{2}}{P}$得到阻值；
（2）在串聯電路中，用電器兩端電壓與其阻值成正比，根據酒精濃度確定R對應的阻值，然后根據電壓與電阻成正比得到R₀的阻值；
（3）首先根據表格數據和圖象得到飲酒駕車和醉酒駕車時R的阻值，然后根據串聯電路用電器兩端電壓與其阻值成正比確定具體的電壓值，在表盤上標出；
（4）在流體中，流動速度越大的位置壓強越小．

解答 解：（1）由P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可得，R_H的阻值：
R_H=$\frac{{{U}_{H}}^{2}}{{P}_{H}}$=$\frac{（4V）^{2}}{0.1W}$=160Ω；
（2）由圖象知，當呼出氣體中酒精的濃度為0.06mg/L時，R=200Ω，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以R兩端的電壓：
U_R=U_C-U₀=3V-0.5V=2.5V，
因串聯電路中各處的電流相等，所以電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{R}}{R}$，即：$\frac{0.5V}{{R}_{0}}$=$\frac{2.5V}{200Ω}$，
解得R₀=40Ω；
（3）飲酒駕駛時，血液酒精含量為20mg/mL，對應的呼出氣體酒精濃度是0.09mg/L，此時R_飲酒=160Ω，
$\frac{{U}_{飲酒}}{{U}_{0}}$=$\frac{{R}_{飲酒}}{{R}_{0}}$，即：$\frac{3V-{U}_{0}}{{U}_{0}}$=$\frac{160Ω}{40Ω}$，
解得U₀=0.6V；
醉酒駕駛時，血液酒精含量為80mg/mL，對應的呼出氣體酒精濃度是0.36mg/L，此時R_醉酒=60Ω．
$\frac{{U}_{醉酒}}{{U}_{0}′}$=$\frac{{R}_{醉酒}}{{R}_{0}}$，即：$\frac{3V-{U}_{0}′}{{U}_{0}′}$=$\frac{60Ω}{40Ω}$，
解得U₀′=1.2V．
指針所在位置如圖所示：
；
（4）由圖知，單向閥門必須向右擺動，氣流才能進入檢測儀；
如果飲酒者在吹氣口外對著吹管呼氣，氣流速度快壓強較小，周圍空氣會隨之進入吹管，導致測出的酒精濃度將變�。�
答：
（1）R_H的阻值為160Ω；
（2）R₀的阻值為40Ω；
（3）見上圖；
（4）5；偏�。涣魉俅蟮牡胤綁簭娦。�吹氣口周圍空氣被壓入吹管，使測量出的酒精濃度變�。�

點評 此題是一道力、電綜合應用題，重點考查我們對信息的選擇、提取能力，涉及到串聯電路的特點、歐姆定律、電功率有關公式及流體壓強與流速的關系等知識點，是一道聯系社會熱點的好題．