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9.如图所示电路图,电源电压恒为6 V,电流表量程为0~0.6 A,电压表量程为0~3 V,滑动变阻器规格为“50 Ω 1 A”,小灯泡规格为“2.5 V 0.625 W”,若不考虑小灯泡阻值随温度的变化,小灯泡两端电压不允许超过额定值,闭合开关,为保证电路安全,下列说法正确的是
(
A.滑片向右滑动,电流表示数变小,电压表示数变大
B.电路中允许通过的最大电流为0.6 A
C.滑动变阻器的阻值允许调节的范围是$14∼50\ \Omega$
D.电路的最小电功率是$1.5\ \mathrm{W}$
(
C
)A.滑片向右滑动,电流表示数变小,电压表示数变大
B.电路中允许通过的最大电流为0.6 A
C.滑动变阻器的阻值允许调节的范围是$14∼50\ \Omega$
D.电路的最小电功率是$1.5\ \mathrm{W}$
答案
C
解析
【分析】
该电路为灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路总电流，电压表测灯泡两端电压。解题时需先计算灯泡的电阻和额定电流，再结合电路安全要求（灯泡额定参数、电表量程）确定电路的最大电流与最小电流，进而分析滑动变阻器的阻值范围、各电表示数变化及电功率，逐一判断选项对错。
【解析】
1. 计算灯泡的基础参数：
灯泡规格为“2.5 V 0.625 W”，根据公式 $ P=\frac{U^2}{R} $，得灯泡电阻 $ R_L=\frac{U_{额}^2}{P_{额}}=\frac{(2.5V)^2}{0.625W}=10\Omega $；根据 $ P=UI $，得灯泡额定电流 $ I_{额}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{0.625W}{2.5V}=0.25A $。
2. 逐一分析选项：
选项A：滑片向右滑动，滑动变阻器接入电阻变大，总电阻变大，由 $ I=\frac{U}{R} $ 知电路电流变小，电流表示数变小；灯泡电阻不变，由 $ U_L=IR_L $ 知灯泡两端电压变小，电压表示数变小，故A错误。
选项B：电路中电流不能超过灯泡额定电流（否则灯泡损坏），也不能超过电流表量程0.6 A，滑动变阻器允许最大电流1 A，因此电路允许的最大电流为灯泡额定电流0.25 A，不是0.6 A，故B错误。
选项C：当电流最大为0.25 A时，总电阻 $ R_{总}=\frac{U}{I_{max}}=\frac{6V}{0.25A}=24\Omega $，滑动变阻器最小阻值 $ R_{滑小}=R_{总}-R_L=24\Omega-10\Omega=14\Omega $；当滑动变阻器接入最大电阻50 Ω时，总电阻 $ R_{总}'=10\Omega+50\Omega=60\Omega $，电流 $ I_{min}=\frac{U}{R_{总}'}=\frac{6V}{60\Omega}=0.1A $，此时灯泡电压 $ U_L'=0.1A×10\Omega=1V＜3V $（电压表量程），电路安全，因此滑动变阻器最大阻值为50 Ω，故阻值调节范围是14~50 Ω，C正确。
选项D：电路最小电功率 $ P_{min}=U×I_{min}=6V×0.1A=0.6W≠1.5W $，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律应用、电功率计算
【点评】
本题为电路综合题，需结合灯泡额定参数、电表量程确定电路的安全电流，进而分析滑动变阻器的阻值范围和电功率，考查串联电路的动态分析与安全计算，是初中电学的重点题型。
【难度系数】
0.5
该电路为灯泡与滑动变阻器串联，电流表测电路总电流，电压表测灯泡两端电压。解题时需先计算灯泡的电阻和额定电流，再结合电路安全要求（灯泡额定参数、电表量程）确定电路的最大电流与最小电流，进而分析滑动变阻器的阻值范围、各电表示数变化及电功率，逐一判断选项对错。
【解析】
1. 计算灯泡的基础参数：
灯泡规格为“2.5 V 0.625 W”，根据公式 $ P=\frac{U^2}{R} $，得灯泡电阻 $ R_L=\frac{U_{额}^2}{P_{额}}=\frac{(2.5V)^2}{0.625W}=10\Omega $；根据 $ P=UI $，得灯泡额定电流 $ I_{额}=\frac{P_{额}}{U_{额}}=\frac{0.625W}{2.5V}=0.25A $。
2. 逐一分析选项：
选项A：滑片向右滑动，滑动变阻器接入电阻变大，总电阻变大，由 $ I=\frac{U}{R} $ 知电路电流变小，电流表示数变小；灯泡电阻不变，由 $ U_L=IR_L $ 知灯泡两端电压变小，电压表示数变小，故A错误。
选项B：电路中电流不能超过灯泡额定电流（否则灯泡损坏），也不能超过电流表量程0.6 A，滑动变阻器允许最大电流1 A，因此电路允许的最大电流为灯泡额定电流0.25 A，不是0.6 A，故B错误。
选项C：当电流最大为0.25 A时，总电阻 $ R_{总}=\frac{U}{I_{max}}=\frac{6V}{0.25A}=24\Omega $，滑动变阻器最小阻值 $ R_{滑小}=R_{总}-R_L=24\Omega-10\Omega=14\Omega $；当滑动变阻器接入最大电阻50 Ω时，总电阻 $ R_{总}'=10\Omega+50\Omega=60\Omega $，电流 $ I_{min}=\frac{U}{R_{总}'}=\frac{6V}{60\Omega}=0.1A $，此时灯泡电压 $ U_L'=0.1A×10\Omega=1V＜3V $（电压表量程），电路安全，因此滑动变阻器最大阻值为50 Ω，故阻值调节范围是14~50 Ω，C正确。
选项D：电路最小电功率 $ P_{min}=U×I_{min}=6V×0.1A=0.6W≠1.5W $，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律应用、电功率计算
【点评】
本题为电路综合题，需结合灯泡额定参数、电表量程确定电路的安全电流，进而分析滑动变阻器的阻值范围和电功率，考查串联电路的动态分析与安全计算，是初中电学的重点题型。
【难度系数】
0.5
10.如图所示,电源电压恒为4.5 V, $R_0 = 5\ \Omega$,滑动变阻器$R$的最大阻值为$40\ \Omega$,电压表量程为$0~3\ V$,滑动变阻器的滑片$P$由最右端移到最左端的过程中,为保证电路安全:
(1)滑动变阻器两端的最大电压为
(2)电路中电流的变化范围为
(3)$R_0$的电功率变化范围为
(4)电路总功率的变化范围为
(1)滑动变阻器两端的最大电压为
3
V,其允许接入电路的阻值范围为0~10
$\Omega$。(2)电路中电流的变化范围为
0.3~0.9
A。(3)$R_0$的电功率变化范围为
0.45~4.05
W。(4)电路总功率的变化范围为
1.35~4.05
W。答案
(1)3 0~10
(2)0.3~0.9
(3)0.45~4.05
(4)1.35~4.05
(2)0.3~0.9
(3)0.45~4.05
(4)1.35~4.05
解析
【分析】首先明确电路为$R_0$与滑动变阻器$R$串联，电压表测$R$两端电压。解题时需结合串联电路的电压、电流规律，欧姆定律，电功率公式，同时考虑电压表量程限制（最大3V）来确定滑动变阻器的安全阻值范围，进而推导电流、功率的变化范围：1. 当电压表达到量程上限3V时，滑动变阻器两端电压最大，对应滑动变阻器接入的最大阻值；2. 当滑动变阻器接入阻值最小（0Ω）时，电路电流最大，需验证安全性；3. 利用串联电路特点、欧姆定律计算电流范围，再结合电功率公式计算$R_0$和电路总功率的变化范围。
【解析】
电路中$R_0$与滑动变阻器$R$串联，电压表测$R$两端电压，电源电压$U=4.5\ \mathrm{V}$，$R_0=5\ \Omega$，电压表量程$0~3\ \mathrm{V}$，需保证$R$两端电压不超过3V。
(1) 滑动变阻器两端最大电压：当电压表示数为3V时，$R$两端电压最大，即$U_{R\mathrm{max}}=3\ \mathrm{V}$。此时$R_0$两端电压$U_0=U - U_{R\mathrm{max}}=4.5\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=1.5\ \mathrm{V}$，电路电流$I=\frac{U_0}{R_0}=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$，滑动变阻器接入的最大阻值$R_{\mathrm{max}}=\frac{U_{R\mathrm{max}}}{I}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$；当滑片移到最左端时，$R$接入阻值为0，电压表示数为0，安全，故滑动变阻器允许接入的阻值范围为$0~10\ \Omega$。
(2) 电路最小电流：当$R$最大（10Ω）时，$I_{\mathrm{min}}=0.3\ \mathrm{A}$；电路最大电流：当$R$最小（0Ω）时，$I_{\mathrm{max}}=\frac{U}{R_0}=\frac{4.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.9\ \mathrm{A}$，故电流变化范围为$0.3~0.9\ \mathrm{A}$。
(3) $R_0$的电功率：$P_0=I^2R_0$，当$I=0.3\ \mathrm{A}$时，$P_{0\mathrm{min}}=(0.3\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega=0.45\ \mathrm{W}$；当$I=0.9\ \mathrm{A}$时，$P_{0\mathrm{max}}=(0.9\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega=4.05\ \mathrm{W}$，故$R_0$电功率变化范围为$0.45~4.05\ \mathrm{W}$。
(4) 电路总功率$P_{\mathrm{总}}=U× I$，当$I=0.3\ \mathrm{A}$时，$P_{\mathrm{总min}}=4.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=1.35\ \mathrm{W}$；当$I=0.9\ \mathrm{A}$时，$P_{\mathrm{总max}}=4.5\ \mathrm{V}×0.9\ \mathrm{A}=4.05\ \mathrm{W}$，故总功率变化范围为$1.35~4.05\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1)3；0~10
(2)0.3~0.9
(3)0.45~4.05
(4)1.35~4.05
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题结合串联电路特点和电表量程限制，考查欧姆定律与电功率的综合应用，关键是确定滑动变阻器的安全阻值范围，进而推导各物理量的变化区间，需注意电表量程对电路的约束作用。
【难度系数】
0.5
【解析】
电路中$R_0$与滑动变阻器$R$串联，电压表测$R$两端电压，电源电压$U=4.5\ \mathrm{V}$，$R_0=5\ \Omega$，电压表量程$0~3\ \mathrm{V}$，需保证$R$两端电压不超过3V。
(1) 滑动变阻器两端最大电压：当电压表示数为3V时，$R$两端电压最大，即$U_{R\mathrm{max}}=3\ \mathrm{V}$。此时$R_0$两端电压$U_0=U - U_{R\mathrm{max}}=4.5\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}=1.5\ \mathrm{V}$，电路电流$I=\frac{U_0}{R_0}=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$，滑动变阻器接入的最大阻值$R_{\mathrm{max}}=\frac{U_{R\mathrm{max}}}{I}=\frac{3\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$；当滑片移到最左端时，$R$接入阻值为0，电压表示数为0，安全，故滑动变阻器允许接入的阻值范围为$0~10\ \Omega$。
(2) 电路最小电流：当$R$最大（10Ω）时，$I_{\mathrm{min}}=0.3\ \mathrm{A}$；电路最大电流：当$R$最小（0Ω）时，$I_{\mathrm{max}}=\frac{U}{R_0}=\frac{4.5\ \mathrm{V}}{5\ \Omega}=0.9\ \mathrm{A}$，故电流变化范围为$0.3~0.9\ \mathrm{A}$。
(3) $R_0$的电功率：$P_0=I^2R_0$，当$I=0.3\ \mathrm{A}$时，$P_{0\mathrm{min}}=(0.3\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega=0.45\ \mathrm{W}$；当$I=0.9\ \mathrm{A}$时，$P_{0\mathrm{max}}=(0.9\ \mathrm{A})^2×5\ \Omega=4.05\ \mathrm{W}$，故$R_0$电功率变化范围为$0.45~4.05\ \mathrm{W}$。
(4) 电路总功率$P_{\mathrm{总}}=U× I$，当$I=0.3\ \mathrm{A}$时，$P_{\mathrm{总min}}=4.5\ \mathrm{V}×0.3\ \mathrm{A}=1.35\ \mathrm{W}$；当$I=0.9\ \mathrm{A}$时，$P_{\mathrm{总max}}=4.5\ \mathrm{V}×0.9\ \mathrm{A}=4.05\ \mathrm{W}$，故总功率变化范围为$1.35~4.05\ \mathrm{W}$。
【答案】
(1)3；0~10
(2)0.3~0.9
(3)0.45~4.05
(4)1.35~4.05
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题结合串联电路特点和电表量程限制，考查欧姆定律与电功率的综合应用，关键是确定滑动变阻器的安全阻值范围，进而推导各物理量的变化区间，需注意电表量程对电路的约束作用。
【难度系数】
0.5
11.如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器的滑片从某一端点移动到另一端点的过程中,电流表的示数相应由0.1 A变为0.2 A,电压表的示数变化了3 V,则根据以上条件可知电源电压为
6
V,$R_1$电功率的变化量为0.9
W。答案
6 0.9
解析
【分析】
首先明确电路结构：定值电阻$R_1$与滑动变阻器$R_2$串联，电流表测电路中的电流，电压表$V_2$测滑动变阻器$R_2$两端的电压。电源电压保持不变，当滑片移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变化，导致电路电流和$R_2$两端电压变化。解题思路：利用串联电路电压规律和欧姆定律，结合电流、电压的变化量求出$R_1$的阻值，进而计算电源电压；最后根据电功率公式求出$R_1$的电功率变化量。
【解析】
解：由电路图可知，$R_1$与$R_2$串联，电流表测电路电流，电压表测$R_2$两端电压。
设电源电压为$U$，定值电阻$R_1$的阻值为$R_1$。
当电流$I_1=0.1A$时，滑动变阻器接入电阻较大，$R_2$两端电压为$U_2$；当电流$I_2=0.2A$时，滑动变阻器接入电阻较小，$R_2$两端电压为$U_2'$，由题意知$U_2 - U_2' = 3V$。
根据串联电路电压规律：$U = I_1R_1 + U_2$，$U = I_2R_1 + U_2'$。
将两式相减得：$0 = I_1R_1 + U_2 - I_2R_1 - U_2'$，整理得$U_2 - U_2' = R_1(I_2 - I_1)$。
代入数值：$3V = R_1×(0.2A - 0.1A)$，解得$R_1 = \frac{3V}{0.1A} = 30Ω$。
当电流最大为$0.2A$时，滑动变阻器接入电阻为$0$，此时电路中只有$R_1$，电源电压$U = I_2R_1 = 0.2A×30Ω = 6V$。
$R_1$的电功率变化量：$\Delta P = P_2 - P_1 = I_2^2R_1 - I_1^2R_1 = (0.2A)^2×30Ω - (0.1A)^2×30Ω = 1.2W - 0.3W = 0.9W$。
【答案】
6；0.9
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题考查串联电路的综合应用，关键是利用电压和电流的变化量求出定值电阻的阻值，需注意电流最大时滑动变阻器接入电阻为0的隐含条件，结合欧姆定律和电功率公式即可求解。
【难度系数】
0.5
首先明确电路结构：定值电阻$R_1$与滑动变阻器$R_2$串联，电流表测电路中的电流，电压表$V_2$测滑动变阻器$R_2$两端的电压。电源电压保持不变，当滑片移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变化，导致电路电流和$R_2$两端电压变化。解题思路：利用串联电路电压规律和欧姆定律，结合电流、电压的变化量求出$R_1$的阻值，进而计算电源电压；最后根据电功率公式求出$R_1$的电功率变化量。
【解析】
解：由电路图可知，$R_1$与$R_2$串联，电流表测电路电流，电压表测$R_2$两端电压。
设电源电压为$U$，定值电阻$R_1$的阻值为$R_1$。
当电流$I_1=0.1A$时，滑动变阻器接入电阻较大，$R_2$两端电压为$U_2$；当电流$I_2=0.2A$时，滑动变阻器接入电阻较小，$R_2$两端电压为$U_2'$，由题意知$U_2 - U_2' = 3V$。
根据串联电路电压规律：$U = I_1R_1 + U_2$，$U = I_2R_1 + U_2'$。
将两式相减得：$0 = I_1R_1 + U_2 - I_2R_1 - U_2'$，整理得$U_2 - U_2' = R_1(I_2 - I_1)$。
代入数值：$3V = R_1×(0.2A - 0.1A)$，解得$R_1 = \frac{3V}{0.1A} = 30Ω$。
当电流最大为$0.2A$时，滑动变阻器接入电阻为$0$，此时电路中只有$R_1$，电源电压$U = I_2R_1 = 0.2A×30Ω = 6V$。
$R_1$的电功率变化量：$\Delta P = P_2 - P_1 = I_2^2R_1 - I_1^2R_1 = (0.2A)^2×30Ω - (0.1A)^2×30Ω = 1.2W - 0.3W = 0.9W$。
【答案】
6；0.9
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律、电功率计算
【点评】
本题考查串联电路的综合应用，关键是利用电压和电流的变化量求出定值电阻的阻值，需注意电流最大时滑动变阻器接入电阻为0的隐含条件，结合欧姆定律和电功率公式即可求解。
【难度系数】
0.5
12.为保障道路交通安全,我国交规规定饮酒不能驾车。交警经常使用图甲所示的酒精检测仪检测驾驶员是否酒后驾车。酒精检测仪电路原理如图乙所示。电源电压恒为9 V;气敏电阻$R_1$的阻值与气体中酒精浓度的关系如图丙所示;电流表示数大小可以反映气体中酒精浓度;滑动变阻器$R_2$用于检测前调零,即当气体中酒精浓度为零时,调节$R_2$使电流表示数为设定值60 mA,调零后保持$R_2$阻值不变。判断酒后驾车的标准是酒驾:$20\ \mathrm{mg}·(100\ \mathrm{mL})^{-1} ≤ P＜80\ \mathrm{mg}·(100\ \mathrm{mL})^{-1}$,醉驾:$P≥80\ \mathrm{mg}·(100\ \mathrm{mL})^{-1}$。
(1)完成调零时,求滑动变阻器$R_2$的电功率。
(2)若在某次检测中,电流表示数为100 mA,请通过计算判断该驾驶员是否属于酒驾。
(1)完成调零时,求滑动变阻器$R_2$的电功率。
(2)若在某次检测中,电流表示数为100 mA,请通过计算判断该驾驶员是否属于酒驾。
答案
(1)调零时,气体中酒精浓度为0,由图丙可知,此时气敏电阻$R_1=100\ \Omega$。电路中的电流$I=60\ \mathrm{mA}=0.06\ \mathrm{A}$,根据欧姆定律可得此时电路总电阻为:
$R_\mathrm{总}=\dfrac{U}{I}=\dfrac{9\ \mathrm{V}}{0.06\ \mathrm{A}}=150\ \Omega$
根据串联电路电阻的特点可得此时滑动变阻器的阻值:
$R_2=R_\mathrm{总}-R_1=150\ \Omega-100\ \Omega=50\ \Omega$
根据$P=I^2R$可得滑动变阻器$R_2$的电功率为:
$P_2=I^2R_2=(0.06\ \mathrm{A})^2×50\ \Omega=0.18\ \mathrm{W}$
(2)当电流表示数$I'=100\ \mathrm{mA}=0.1\mathrm{A}$时,根据欧姆定律可得此时电路总电阻为:
$R_\mathrm{总}'=\dfrac{U}{I'}=\dfrac{9\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=90\ \Omega$
根据串联电路电阻的特点可得此时气敏电阻的阻值:
$R_1'=R_\mathrm{总}'-R_2=90\ \Omega-50\ \Omega=40\ \Omega$
由图丙可知,当$R_1'=40\ \Omega$时,对应的气体中的酒精浓度为$40\ \mathrm{mg/(100\ mL)}$。根据酒驾标准可知,该驾驶员属于酒驾。
$R_\mathrm{总}=\dfrac{U}{I}=\dfrac{9\ \mathrm{V}}{0.06\ \mathrm{A}}=150\ \Omega$
根据串联电路电阻的特点可得此时滑动变阻器的阻值:
$R_2=R_\mathrm{总}-R_1=150\ \Omega-100\ \Omega=50\ \Omega$
根据$P=I^2R$可得滑动变阻器$R_2$的电功率为:
$P_2=I^2R_2=(0.06\ \mathrm{A})^2×50\ \Omega=0.18\ \mathrm{W}$
(2)当电流表示数$I'=100\ \mathrm{mA}=0.1\mathrm{A}$时,根据欧姆定律可得此时电路总电阻为:
$R_\mathrm{总}'=\dfrac{U}{I'}=\dfrac{9\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=90\ \Omega$
根据串联电路电阻的特点可得此时气敏电阻的阻值:
$R_1'=R_\mathrm{总}'-R_2=90\ \Omega-50\ \Omega=40\ \Omega$
由图丙可知,当$R_1'=40\ \Omega$时,对应的气体中的酒精浓度为$40\ \mathrm{mg/(100\ mL)}$。根据酒驾标准可知,该驾驶员属于酒驾。
解析
【分析】
本题分为两小问，第(1)问是调零问题，需先根据酒精浓度为0从图丙获取气敏电阻$R_1$的阻值，再结合电源电压和调零时的电流，利用欧姆定律算出电路总电阻，通过串联电路电阻规律求出滑动变阻器$R_2$的阻值，最后用电功率公式计算$R_2$的电功率；第(2)问是检测问题，已知某次检测的电流，先利用欧姆定律算出此时电路总电阻，减去调零后不变的$R_2$阻值得到此时气敏电阻$R_1'$的阻值，再从图丙对应出酒精浓度，结合酒驾标准判断是否为酒驾。
【解析】
(1) 调零时，气体中酒精浓度为0，由图丙可知，此时气敏电阻$R_1=100\ \Omega$，调零时电路电流$I=60\ \mathrm{mA}=0.06\ \mathrm{A}$。
根据欧姆定律，电路总电阻：
$R_\mathrm{总}=\dfrac{U}{I}=\dfrac{9\ \mathrm{V}}{0.06\ \mathrm{A}}=150\ \Omega$
串联电路总电阻等于各电阻之和，因此滑动变阻器的阻值：
$R_2=R_\mathrm{总}-R_1=150\ \Omega-100\ \Omega=50\ \Omega$
滑动变阻器$R_2$的电功率：
$P_2=I^2R_2=(0.06\ \mathrm{A})^2×50\ \Omega=0.18\ \mathrm{W}$
(2) 某次检测中电流$I'=100\ \mathrm{mA}=0.1\mathrm{A}$，此时电路总电阻：
$R_\mathrm{总}'=\dfrac{U}{I'}=\dfrac{9\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=90\ \Omega$
调零后$R_2$阻值不变，此时气敏电阻的阻值：
$R_1'=R_\mathrm{总}'-R_2=90\ \Omega-50\ \Omega=40\ \Omega$
由图丙可知，当$R_1'=40\ \Omega$时，对应的酒精浓度为$40\ \mathrm{mg/(100\ mL)}$，满足$20\ \mathrm{mg·(100\ mL)^{-1} ≤ P＜80\ \mathrm{mg·(100\ mL)^{-1}}}$，因此该驾驶员属于酒驾。
【答案】
(1) $0.18\ \mathrm{W}$；(2) 该驾驶员属于酒驾
【知识点】
欧姆定律；串联电路电阻规律；电功率计算
【点评】
本题结合酒精检测仪的实际应用场景，考查串联电路特点、欧姆定律及电功率的计算，同时要求学生能从图像中提取关键信息，将物理知识与实际生活结合，题型常规，注重基础应用。
【难度系数】
0.6
本题分为两小问，第(1)问是调零问题，需先根据酒精浓度为0从图丙获取气敏电阻$R_1$的阻值，再结合电源电压和调零时的电流，利用欧姆定律算出电路总电阻，通过串联电路电阻规律求出滑动变阻器$R_2$的阻值，最后用电功率公式计算$R_2$的电功率；第(2)问是检测问题，已知某次检测的电流，先利用欧姆定律算出此时电路总电阻，减去调零后不变的$R_2$阻值得到此时气敏电阻$R_1'$的阻值，再从图丙对应出酒精浓度，结合酒驾标准判断是否为酒驾。
【解析】
(1) 调零时，气体中酒精浓度为0，由图丙可知，此时气敏电阻$R_1=100\ \Omega$，调零时电路电流$I=60\ \mathrm{mA}=0.06\ \mathrm{A}$。
根据欧姆定律，电路总电阻：
$R_\mathrm{总}=\dfrac{U}{I}=\dfrac{9\ \mathrm{V}}{0.06\ \mathrm{A}}=150\ \Omega$
串联电路总电阻等于各电阻之和，因此滑动变阻器的阻值：
$R_2=R_\mathrm{总}-R_1=150\ \Omega-100\ \Omega=50\ \Omega$
滑动变阻器$R_2$的电功率：
$P_2=I^2R_2=(0.06\ \mathrm{A})^2×50\ \Omega=0.18\ \mathrm{W}$
(2) 某次检测中电流$I'=100\ \mathrm{mA}=0.1\mathrm{A}$，此时电路总电阻：
$R_\mathrm{总}'=\dfrac{U}{I'}=\dfrac{9\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=90\ \Omega$
调零后$R_2$阻值不变，此时气敏电阻的阻值：
$R_1'=R_\mathrm{总}'-R_2=90\ \Omega-50\ \Omega=40\ \Omega$
由图丙可知，当$R_1'=40\ \Omega$时，对应的酒精浓度为$40\ \mathrm{mg/(100\ mL)}$，满足$20\ \mathrm{mg·(100\ mL)^{-1} ≤ P＜80\ \mathrm{mg·(100\ mL)^{-1}}}$，因此该驾驶员属于酒驾。
【答案】
(1) $0.18\ \mathrm{W}$；(2) 该驾驶员属于酒驾
【知识点】
欧姆定律；串联电路电阻规律；电功率计算
【点评】
本题结合酒精检测仪的实际应用场景，考查串联电路特点、欧姆定律及电功率的计算，同时要求学生能从图像中提取关键信息，将物理知识与实际生活结合，题型常规，注重基础应用。
【难度系数】
0.6
