一天,小偉乘坐爸爸開的車遇到警察檢查“酒駕”,一人向一個(gè)儀器的氣管吹氣便可檢測(cè)人體是否攝入酒精及攝入酒精多少程度。這是什么原理呢?小偉對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了探究:他上網(wǎng)查詢,找到了一款“半導(dǎo)體呼氣式酒精測(cè)試儀”,如圖甲所示,其簡(jiǎn)化電路如圖乙,圖中R1為定值電阻,R2為酒精傳感器。傳感器采用氧化錫半導(dǎo)體材料制成,當(dāng)傳感器中的氧化物暴露在空氣中時(shí),由于氧氣的吸附,使其內(nèi)部的電子數(shù)量減少,電阻增大。如果空氣中存在某種特定的還原性氣體(如酒精氣體),與吸附的氧氣反應(yīng),導(dǎo)致氧化物電阻減小,從而引起檢測(cè)儀表示數(shù)發(fā)生變化。
測(cè)試儀工作時(shí),酒精傳感器R2的阻值與周圍氣體中酒精濃度C1的關(guān)系如下表所示,檢測(cè)儀將R1兩端電壓轉(zhuǎn)換為呼出氣體中酒精濃度C1顯示在屏幕上。
濃度C1/(mg?L-1) |
0.06 |
0.09 |
0.10 |
0.15 |
0.21 |
0.30 |
0.36 |
0.40 |
0.45 |
R/Ω |
200 |
160 |
150 |
115 |
90 |
69 |
60 |
56 |
53 |
通常,人體呼氣酒精濃度C
1與血液酒精濃度C
2的關(guān)系為:C
2=2000C
1,國(guó)家規(guī)定,當(dāng)20mg/100mL≤C
2<80mg/100mL時(shí)屬于飲酒駕車,當(dāng)C
2≥80mg/100mL時(shí)屬于醉酒駕車。請(qǐng)根據(jù)以上信息,回答下列問(wèn)題:
(1)酒精檢測(cè)儀可以把氣體濃度信號(hào)轉(zhuǎn)換為
電
電
信號(hào)輸出;
(2)若長(zhǎng)時(shí)間使用后電池電壓下降,會(huì)導(dǎo)致所測(cè)酒精濃度讀數(shù)比實(shí)際的
偏小
偏小
(“偏大”或“偏小”);
(3)如果圖乙中電源電壓U=3V,R
1=100Ω,某次檢測(cè)時(shí),警察判定某司機(jī)屬于飲酒駕駛,則R
1兩端的電壓可能是
B
B
;
A.1V
B.1.5V
C.2V
D.2.5V
(4)結(jié)合表中數(shù)據(jù)及題中相關(guān)參數(shù)分析,R
1兩端電壓U
1與酒精氣體濃度的關(guān)系圖像如圖,合理的是
D
D
。