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12. 交警在检查酒驾时，首先通过嗅觉感知其是否饮酒，然后通过酒精检测仪定量检测。该仪器原理可以简化成如图14-2-11所示的电路，其中$R_0$为定值电阻，$R$为气敏电阻，当酒精气体浓度增大时，$R$的阻值减小。若驾驶员饮酒，酒精检测仪上电压表的示数将
变大
（选填“变大”或“变小”）。答案
12. 变大
解析
【分析】
首先明确电路连接：定值电阻$R_0$与气敏电阻$R$串联，电压表测量$R_0$两端的电压。当驾驶员饮酒，酒精气体浓度增大时，气敏电阻$R$的阻值减小，需结合欧姆定律分析电路电流和电压的变化，进而判断电压表示数的变化。
【解析】
1. 电路分析：$R_0$与$R$串联，电压表测$R_0$两端的电压；
2. 当酒精浓度增大，$R$阻值减小，电路总电阻$R_{总}=R+R_0$减小；
3. 电源电压$U$不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，总电流$I$增大；
4. $R_0$为定值电阻，由$U_0=IR_0$，$I$增大、$R_0$不变，因此$R_0$两端电压$U_0$增大，即电压表示数变大。
【答案】
变大
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律应用
【点评】
本题结合酒驾检测的实际情境，考查串联电路的规律和欧姆定律的应用，核心是明确电路结构与电压表测量对象，属于基础电路分析题，难度适中。
【难度系数】
0.3
首先明确电路连接：定值电阻$R_0$与气敏电阻$R$串联，电压表测量$R_0$两端的电压。当驾驶员饮酒，酒精气体浓度增大时，气敏电阻$R$的阻值减小，需结合欧姆定律分析电路电流和电压的变化，进而判断电压表示数的变化。
【解析】
1. 电路分析：$R_0$与$R$串联，电压表测$R_0$两端的电压；
2. 当酒精浓度增大，$R$阻值减小，电路总电阻$R_{总}=R+R_0$减小；
3. 电源电压$U$不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，总电流$I$增大；
4. $R_0$为定值电阻，由$U_0=IR_0$，$I$增大、$R_0$不变，因此$R_0$两端电压$U_0$增大，即电压表示数变大。
【答案】
变大
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律应用
【点评】
本题结合酒驾检测的实际情境，考查串联电路的规律和欧姆定律的应用，核心是明确电路结构与电压表测量对象，属于基础电路分析题，难度适中。
【难度系数】
0.3
13. 随着我国经济的发展，人民生活水平日益提高，我国出现了越来越多的潜水爱好者。为了保障安全，潜水员潜水时会佩戴图14-2-12(a)所示的水压表和深度表。图14-2-12(b)是深度表的工作原理简化电路图，电源电压$U=6\ \mathrm{V}$且恒定不变，定值电阻$R_0=15\ \Omega$，电压表量程为$0～3\ \mathrm{V}$，$R_P$是阻值随潜水深度变化的电阻，其变化关系图像如图14-2-12(c)所示，$R_P$允许通过的最大电流为$0.24\ \mathrm{A}$。求：
（1）深度表在水面上时，电路中的电流；
（2）电压表示数为$2\ \mathrm{V}$时，潜水员下潜的深度；
（3）在保证电路安全的情况下，该深度表能浸入水中的最大深度。
（1）深度表在水面上时，电路中的电流；
（2）电压表示数为$2\ \mathrm{V}$时，潜水员下潜的深度；
（3）在保证电路安全的情况下，该深度表能浸入水中的最大深度。
答案
13. （1）由图(b)可知，该电路为$R_0$和$R_\mathrm{P}$的串联电路，电压表测$R_0$两端的电压；深度表在水面上，即$h=0\ \mathrm{m}$时，由图(c)可知，此时$R_\mathrm{P}=40\ \Omega$，由串联电路的电阻特点和欧姆定律可知电路中的电流为$I=\dfrac{U}{R_\mathrm{总}}=\dfrac{U}{R_0+R_\mathrm{P}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega+40\ \Omega}\approx 0.1\ \mathrm{A}$
（2）电压表示数为2 V时，即$R_0$两端的电压为$U_0=2\ \mathrm{V}$，电路中的电流为$I'=\dfrac{U_0}{R_0}=\dfrac{2\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=\dfrac{2}{15}\mathrm{A}$，由串联电路的电压特点可知$R_\mathrm{P}$两端的电压为$U_\mathrm{P}=U-U_0=6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$，则此时$R_\mathrm{P}$的阻值为$R_\mathrm{P}'=\dfrac{U_\mathrm{P}}{I'}=\dfrac{4\ \mathrm{V}}{\dfrac{2}{15}\mathrm{A}}=30\ \Omega$，由图(c)可知，此时潜水员下潜的深度为10 m
（3）由电压表量程可知$R_0$两端的电压最大为3 V，此时电路中电流为$I=\dfrac{U_{0\mathrm{max}}}{R_0}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}＜0.24\ \mathrm{A}$，所以为保护电路，电路中允许通过的最大电流为0.2 A，此时电路总电阻为$R_\mathrm{总}=\dfrac{U}{I_\mathrm{max}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=30\ \Omega$，由串联电路的电阻特点可知电阻$R_\mathrm{P}$的阻值为$R_\mathrm{P}=R_\mathrm{总}-R_0=30\ \Omega-15\ \Omega=15\ \Omega$，由图(c)可知，此时下潜的深度为40 m，即该深度表能浸入水中的最大深度为40 m
（2）电压表示数为2 V时，即$R_0$两端的电压为$U_0=2\ \mathrm{V}$，电路中的电流为$I'=\dfrac{U_0}{R_0}=\dfrac{2\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=\dfrac{2}{15}\mathrm{A}$，由串联电路的电压特点可知$R_\mathrm{P}$两端的电压为$U_\mathrm{P}=U-U_0=6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$，则此时$R_\mathrm{P}$的阻值为$R_\mathrm{P}'=\dfrac{U_\mathrm{P}}{I'}=\dfrac{4\ \mathrm{V}}{\dfrac{2}{15}\mathrm{A}}=30\ \Omega$，由图(c)可知，此时潜水员下潜的深度为10 m
（3）由电压表量程可知$R_0$两端的电压最大为3 V，此时电路中电流为$I=\dfrac{U_{0\mathrm{max}}}{R_0}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}＜0.24\ \mathrm{A}$，所以为保护电路，电路中允许通过的最大电流为0.2 A，此时电路总电阻为$R_\mathrm{总}=\dfrac{U}{I_\mathrm{max}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=30\ \Omega$，由串联电路的电阻特点可知电阻$R_\mathrm{P}$的阻值为$R_\mathrm{P}=R_\mathrm{总}-R_0=30\ \Omega-15\ \Omega=15\ \Omega$，由图(c)可知，此时下潜的深度为40 m，即该深度表能浸入水中的最大深度为40 m
解析
【分析】
首先明确电路为定值电阻$R_0$与可变电阻$R_P$串联，电压表测定值电阻$R_0$两端的电压。解题思路：（1）水面时深度$h=0$，从图(c)中读取此时$R_P$的阻值，结合串联电路电阻规律和欧姆定律计算电路电流；（2）当电压表示数为$2\ \mathrm{V}$时，先由欧姆定律算出电路电流，再根据串联电路电压规律算出$R_P$两端电压，进而求出此时$R_P$的阻值，最后对照图(c)找到对应的潜水深度；（3）电路安全需同时考虑电压表量程和$R_P$允许的最大电流，确定电路的最大电流，再结合欧姆定律算出总电阻，得到$R_P$的阻值，对照图(c)找到对应的最大深度。
【解析】
（1）由图(b)可知，$R_0$与$R_P$串联，电压表测$R_0$两端电压。水面时$h=0\ \mathrm{m}$，由图(c)得此时$R_P=40\ \Omega$，电路总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_0+R_P=15\ \Omega+40\ \Omega=55\ \Omega$，根据欧姆定律，电路电流$I=\dfrac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{55\ \Omega}\approx0.1\ \mathrm{A}$。
（2）电压表示数为$2\ \mathrm{V}$时，即$R_0$两端电压$U_0=2\ \mathrm{V}$，电路电流$I'=\dfrac{U_0}{R_0}=\dfrac{2\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=\dfrac{2}{15}\ \mathrm{A}$；根据串联电路电压规律，$R_P$两端电压$U_P=U-U_0=6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$，此时$R_P$的阻值$R_P'=\dfrac{U_P}{I'}=\dfrac{4\ \mathrm{V}}{\dfrac{2}{15}\ \mathrm{A}}=30\ \Omega$；对照图(c)，$R_P=30\ \Omega$对应的潜水深度为$10\ \mathrm{m}$。
（3）电压表量程为$0～3\ \mathrm{V}$，故$R_0$两端最大电压$U_{0\mathrm{max}}=3\ \mathrm{V}$，此时电路电流$I_{\mathrm{max}}=\dfrac{U_{0\mathrm{max}}}{R_0}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}$，该电流小于$R_P$允许的最大电流$0.24\ \mathrm{A}$，因此电路允许的最大电流为$0.2\ \mathrm{A}$；电路总电阻$R_{\mathrm{总}}'=\dfrac{U}{I_{\mathrm{max}}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=30\ \Omega$，则$R_P$的阻值$R_P''=R_{\mathrm{总}}'-R_0=30\ \Omega-15\ \Omega=15\ \Omega$；对照图(c)，$R_P=15\ \Omega$对应的深度为$40\ \mathrm{m}$，即该深度表能浸入水中的最大深度为$40\ \mathrm{m}$。
【答案】
（1）约$0.1\ \mathrm{A}$；（2）$10\ \mathrm{m}$；（3）$40\ \mathrm{m}$
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、图像分析
【点评】
本题结合潜水深度表的实际应用，考查串联电路规律与欧姆定律的综合应用，需结合图像获取电阻与深度的对应关系，解题时要兼顾电路安全的限制条件，是一道典型的电路应用题。
【难度系数】
0.6
首先明确电路为定值电阻$R_0$与可变电阻$R_P$串联，电压表测定值电阻$R_0$两端的电压。解题思路：（1）水面时深度$h=0$，从图(c)中读取此时$R_P$的阻值，结合串联电路电阻规律和欧姆定律计算电路电流；（2）当电压表示数为$2\ \mathrm{V}$时，先由欧姆定律算出电路电流，再根据串联电路电压规律算出$R_P$两端电压，进而求出此时$R_P$的阻值，最后对照图(c)找到对应的潜水深度；（3）电路安全需同时考虑电压表量程和$R_P$允许的最大电流，确定电路的最大电流，再结合欧姆定律算出总电阻，得到$R_P$的阻值，对照图(c)找到对应的最大深度。
【解析】
（1）由图(b)可知，$R_0$与$R_P$串联，电压表测$R_0$两端电压。水面时$h=0\ \mathrm{m}$，由图(c)得此时$R_P=40\ \Omega$，电路总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_0+R_P=15\ \Omega+40\ \Omega=55\ \Omega$，根据欧姆定律，电路电流$I=\dfrac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{55\ \Omega}\approx0.1\ \mathrm{A}$。
（2）电压表示数为$2\ \mathrm{V}$时，即$R_0$两端电压$U_0=2\ \mathrm{V}$，电路电流$I'=\dfrac{U_0}{R_0}=\dfrac{2\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=\dfrac{2}{15}\ \mathrm{A}$；根据串联电路电压规律，$R_P$两端电压$U_P=U-U_0=6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$，此时$R_P$的阻值$R_P'=\dfrac{U_P}{I'}=\dfrac{4\ \mathrm{V}}{\dfrac{2}{15}\ \mathrm{A}}=30\ \Omega$；对照图(c)，$R_P=30\ \Omega$对应的潜水深度为$10\ \mathrm{m}$。
（3）电压表量程为$0～3\ \mathrm{V}$，故$R_0$两端最大电压$U_{0\mathrm{max}}=3\ \mathrm{V}$，此时电路电流$I_{\mathrm{max}}=\dfrac{U_{0\mathrm{max}}}{R_0}=\dfrac{3\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.2\ \mathrm{A}$，该电流小于$R_P$允许的最大电流$0.24\ \mathrm{A}$，因此电路允许的最大电流为$0.2\ \mathrm{A}$；电路总电阻$R_{\mathrm{总}}'=\dfrac{U}{I_{\mathrm{max}}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=30\ \Omega$，则$R_P$的阻值$R_P''=R_{\mathrm{总}}'-R_0=30\ \Omega-15\ \Omega=15\ \Omega$；对照图(c)，$R_P=15\ \Omega$对应的深度为$40\ \mathrm{m}$，即该深度表能浸入水中的最大深度为$40\ \mathrm{m}$。
【答案】
（1）约$0.1\ \mathrm{A}$；（2）$10\ \mathrm{m}$；（3）$40\ \mathrm{m}$
【知识点】
欧姆定律、串联电路特点、图像分析
【点评】
本题结合潜水深度表的实际应用，考查串联电路规律与欧姆定律的综合应用，需结合图像获取电阻与深度的对应关系，解题时要兼顾电路安全的限制条件，是一道典型的电路应用题。
【难度系数】
0.6
