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- 2021-05-26 发布
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实验:传感器及其应用
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________℃。
答案 (1)较小 (2)50
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。
实验:传感器及其应用
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________℃。
答案 (1)较小 (2)50
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。
答案 (1)A2 V1 R1 (2)如图所示
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
答案 (1)甲 因为甲电路电压可从0 V调到所需电压,电压调节范围大 (2)5.0 117.6
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
答案 (1)连线如图甲所示 (2)RL-t关系图线如图乙所示 (3)115mA 5.00V 43.5Ω 62.5℃
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.
答案 (1)小 (2)右 (3)见解析图
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