实验十一 传感器的简单使用（押题专练）-2019年高考物理一轮复习精品资料 13页

‎1．一些材料的电阻随温度的升高而变化。如图6甲是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象，若用该电阻与电池(电动势E＝1.5 V，内阻不计)、电流表(量程为5 mA，内阻不计)、电阻箱R′串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。‎ 图6‎ ‎(1)电流刻度较大处对应的温度刻度________；(选填“较大”或“较小”)‎ ‎(2)若电阻箱阻值R′＝150 Ω，当电流为5 mA时对应的温度数值为________℃。‎ ‎2．某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。如图7所示为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，现需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：‎ 器材(代号)‎ 规格 电流表(A1)‎ 量程0～50 mA，内阻约为50 Ω 电流表(A2)‎ 量程0～200 mA，内阻约为10 Ω 电压表(V1)‎ 量程0～3 V，内阻约为10 kΩ 电压表(V2)‎ 量程0～15 V，内阻约为25 kΩ 滑动变阻器(R1)‎ 阻值范围0～15 Ω，允许最大电流‎1 A 滑动变阻器(R2)‎ 阻值范围0～1 kΩ，允许最大电流100 mA 直流电源(E)‎ 输出电压6 V，内阻不计 电键(S)、导线若干 图7‎ ‎(1)为提高实验结果的准确程度，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________。(以上均填器材代号)‎ ‎(2)为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。‎ ‎3．如图8为某一热敏电阻 (电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图。‎ 图8‎ ‎(1)为了通过测量得到如图8所示I－U关系的完整曲线，在图9甲和乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：____________________。‎ ‎(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)‎ 图9‎ ‎(2)在如图10所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω。由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω。‎ 图10‎ ‎4.对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的．某同学将RT和两个适当的定值电阻R1、R2连成图2虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围．为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值，测量电路如图2所示，图中的电压表内阻很大．实验中的部分实验数据测量结果如表所示.‎ 图2‎ 温度t/℃‎ ‎30.0‎ ‎40.0‎ ‎50.0‎ ‎60.0‎ ‎70.0‎ ‎80.0‎ ‎90.0‎ RL阻值/Ω ‎54.3‎ ‎51.0‎ ‎47.5‎ ‎44.3‎ ‎41.0‎ ‎37.9‎ ‎34.7‎ I/mA ‎93.3‎ ‎97.6‎ ‎102.9‎ ‎109.7‎ ‎116.7‎ ‎125.2‎ ‎134.2‎ U/V ‎5.07‎ ‎5.02‎ ‎4.97‎ ‎4.90‎ ‎4.83‎ ‎4.75‎ ‎4.66‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)根据图2所示的电路，在图3所示的实物图上连线．‎ 图3‎ ‎(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系，在坐标纸(图4)上作出RL－t关系图线．‎ 图4‎ ‎(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图5、6所示，电流表的读数为________，电压表的读数为________．此时等效电阻RL的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度约为________．‎ 图5　　　　　　　　　　　　　图6‎ 甲 乙 ‎5．如图7所示，图甲为热敏电阻的R－t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100Ω.当线圈的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0V，内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．‎ 图7‎ ‎(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)．‎ ‎(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50℃，可变电阻R′的阻值应调节为________Ω.‎ 答案　(1)A、B端　(2)260‎ ‎6．利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高．‎ ‎(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(填“大”或“小”)．‎ ‎(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20°C(如图8甲所示)，则25°C的刻度应在20°C的刻度的________(填“左”或“右”)侧．‎ 图8‎ ‎(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路．‎ ‎7．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻ROS在不同照度下的阻值如表所示：‎ 照度(lx)‎ ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.6‎ ‎0.8‎ ‎1.0‎ ‎1.2‎ 电阻(kΩ)‎ ‎75‎ ‎40‎ ‎28‎ ‎23‎ ‎20‎ ‎18‎ ‎(1)根据表中数据，请在图9给定的坐标系中描绘出光敏电阻阻值随照度变化的曲线，并说明光敏电阻阻值随照度变化的特点．‎ 图9‎ ‎(2)如图10所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗、照度降低至1.0lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)‎ 图10‎ 提供的器材如下：‎ 光敏电阻ROS(符号，阻值见上面表格)‎ 直流电源E(电动势3V，内阻不计)；‎ 定值电阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3＝40kΩ (限选其中之一并在图中标出)‎ 开关S及导线若干．‎ 答案　见解析 ‎8．如图11所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是(　　)‎ 图11‎ A．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压 B．当光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 答案　BD 解析　激光是照在光敏电阻R1上，信号处理系统与R1并联，其电压就是R1上的电压，当货物挡光时R1阻值大，电压高，货物挡光一次，就计数(货物的个数)一次，故B、D正确．‎ ‎9．如图12所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时(　　)‎ 图12‎ A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大 答案　ABC ‎10． ‎ 图14‎ 传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图14中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)和显示体重大小的仪表(实质是理想电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V，取g＝10m/s2.请作答：‎ 压力F/N ‎0‎ ‎250‎ ‎500‎ ‎750‎ ‎1000‎ ‎1250‎ ‎1500‎ ‎…‎ 电压R/Ω ‎300‎ ‎270‎ ‎240‎ ‎210‎ ‎180‎ ‎150‎ ‎120‎ ‎…‎ ‎(1)该秤零点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A处．‎ ‎(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，这个人的质量是________kg.‎ 答案　(1)1.6×10－2　(2)50‎ ‎11．如图10所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k.电源的电动势为E，内阻可忽略不计；滑动变阻器全长为L，重力加速度为g.为理想电压表．当木板上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中a点，此时电压表示数为零．在木板上放置质量为m的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移．由电压表的示数U及其他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数k.‎ 图10‎ ‎(1)写出m、U与k之间所满足的关系式．‎ ‎(2)已知E＝1.50V，L＝12.0cm，g取9.80m/s2.测量结果如下表：‎ m/kg ‎1.00‎ ‎1.50‎ ‎3.00‎ ‎4.50‎ ‎6.00‎ ‎7.50‎ U/V ‎0.108‎ ‎0.154‎ ‎0.290‎ ‎0.446‎ ‎0.608‎ ‎0.740‎ ‎①在图11中给出的坐标纸上利用表中数据描出m－U直线．‎ 图11‎ ‎②m－U直线的斜率为________kg/V(结果保留三位有效数字)．‎ ‎③弹簧的劲度系数k＝________N/m(结果保留三位有效数字)．‎ 答案　(1)m＝U　(2)①见解析图　②10.0　③1.23×103‎ 解析　(1)设放置质量为m的重物时弹簧的压缩量为x，则有mg＝kx又U＝E 解得m＝U.‎ ‎(2)①用描点法作图，作出的图象如图所示．‎ ‎12．某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”．现用如图12所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材：‎ 图12‎ A．电源E(3V，内阻约为1Ω)‎ B．电流表A1(0～0.6A，内阻r1＝5Ω)‎ C．电流表A2(0～0.6A，内阻r2≈1Ω)‎ D．开关S，定值电阻R0＝5Ω ‎(1)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值，请完成虚线框内电路图的设计．‎ ‎(2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S，记下电表读数，A1的读数为I1，A2的读数为I2，得Rx＝________.(用字母表示)‎ ‎(3)改变力的大小，得到不同的Rx值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大小，得到不同的Rx值．最后绘成的图象如图13所示，除观察到电阻Rx的阻值随压力F的增大而均匀减小外，还可以得到的结论是________________________．当F竖直向下时，可得Fx与所受压力F的数值关系是Rx＝________.‎ 图13‎ 答案　(1)见解析图　(2) ‎(3)压力反向，阻值不变　17－2F 解析　(1)利用伏安法测量电阻阻值，但所给器材缺少电压表，可以用内阻已知的电流表A1代替，另一个电流表A2测量电流．如图所示．‎ ‎13．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4～5 Ω.将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干．‎ 图4‎ ‎(1)在图4(a)中画出实验电路图．‎ ‎(2)根据电路图，在图4(b)所示的实物图上连线．‎ ‎(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤．‎ 解析　‎ 图甲 图乙 ‎(3)完成接线后的主要实验步骤：①往保温杯里加一些热水，待温度稳定时读出温度计值；②调节滑动变阻器，快速测出几组电压表和电流表的值；③重复①和②，测量不同温度下的数据；④绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特性曲线．‎ 答案　见解析 ‎14．如图为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I U关系曲线图。‎ ‎(1)为了通过测量得到如图所示I U关系的完整曲线，在图甲和乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)‎ ‎(2)在如图所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω。由热敏电阻的I U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω。‎ ‎ ‎