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- 2021-05-27 发布
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章末复习方案
章末
·
核心归纳
考点分布
考点频次
命题趋势
传感器的简单应用
★
5
年
4
考
[
内容特点
]
传感器的性能的理解;涉及传感器应用的电路设计或对抑制电路的理解应用
[
题型形式
]
选择题和实验题
章末
·
考法整合
以传感器为桥梁可以将多方面的物理知识整合在一起,在实际问题中既可以直接考查传感器知识,也可以考查敏感元件的敏感特性.几种传感器及与其相联系的物理知识,如下表
.
考法一 传感器的应用
传感器种类
敏感元件
与之相联系的物理知识
光电传感器
光敏电阻
直流电路动态分析
温度传感器
热敏电阻
直流电路问题
力传感器
压敏电阻等
力学、运动学与直流电路
电容传感器
电容
力、运动与含容电路
【真题
1
】
在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示.
M
是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻
R
M
发生变化,导致
S
两端电压
U
增大,装置发出警报,此时
(
)
A
.
R
M
变大,且
R
越大,
U
增大越明显
B
.
R
M
变大,且
R
越小,
U
增大越明显
C
.
R
M
变小,且
R
越大,
U
增大越明显
D
.
R
M
变小,且
R
越小,
U
增大越明显
答案
C
【真题
2
】
某电容式话筒的原理示意图如图所示,
E
为电源,
R
为电阻,薄片
P
和
Q
为金属极板,对着话筒说话时,
P
振动而
Q
可视为不动.在
P
、
Q
间距增大的过程中
(
)
A
.
P
、
Q
构成的电容器的电容增大
B
.
P
上电荷量保持不变
C
.
M
点的电势比
N
点的低
D
.
M
点的电势比
N
点的高
答案
D
【真题
3
】
如图所示,一热敏电阻
R
T
放在控温容器
M
内.
A
为毫安表,量程
6 mA
,内阻为数十欧姆;
E
为直流电源,电动势约为
3 V
,内阻很小;
R
为电阻箱,最大阻值为
999.9 Ω
;
S
为开关.已知
R
T
在
95 ℃
时的阻值约为
150 Ω
,在
20 ℃
时的阻值约为
550 Ω.
现要求在降温过程中测量在
95 ℃
~
20 ℃
之间的多个温度下
R
T
的阻值.
(1)
在图中画出连线,完成实验原理电路图.
(2)
完成下列实验步骤中的填空:
①
依照实验原理电路图连线.
②
调节控温容器
M
内的温度,使得
R
T
的温度为
95 ℃.
③
将电阻箱调到适当的阻值,以保证仪器安全.
④
闭合开关.调节电阻箱,记录电流表示数
I
0
,并记录
______________________________________.
⑤
将
R
T
的温度降为
T
1
(20 ℃
<
T
1
<
95 ℃)
,调节电阻箱,使得电流表的读数
________
,记录
________.
⑥
温度为
T
1
时热敏电阻的电阻值
R
T
1
=
___________ _______________________.
⑦
逐步降低
T
1
的数值,直至
20 ℃
为止;在每一温度下重复步骤
⑤⑥.
解析
(1)
已知热敏电阻在
20 ℃
和
95 ℃
时的阻值,可将热敏电阻、电阻箱、电源、电流表串联成闭合电路.
(2)
当电路中电流不变时,电路中的总电阻保持不变,因而,热敏电阻和电阻箱的阻值之和不变,由电阻箱的读数即可求出不同温度下
R
T
的阻值.
答案
(1)
实验原理电路图如图所示
(2)④
电阻箱的读数
R
0
⑤
仍为
I
0
电阻箱的读数
R
1
⑥
R
0
-
R
1
+
150 Ω
【真题
4
】
用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻
R
T
,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
R
T
和两个适当的固定电阻
R
1
、
R
2
连成图甲虚线框内所示的电路,以使该电路的等效电阻
R
L
的阻值随
R
T
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
R
L
的阻值,测量电路如图甲所示,图中的电压表内阻很大.
R
L
的测量结果如表所示.
温度
t
(
℃
)
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
R
L
阻值
(Ω)
54.3
51.5
48.3
44.7
41.4
37.9
34.7
回答下列问题:
(1)
根据图甲所示的电路,在如图乙所示的实物图上连线.
(2)
为了检验
R
L
与
t
之间近似为线性关系,在坐标图上作
R
L
-
t
关系图线.
(3)
在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图丙、丁所示.电流表的读数为
______
,电压表的读数为
______.
此时等效电阻
R
L
的阻值为
________
;热敏电阻所处环境的温度约为
________.
答案
(1)
连线如图所示
【真题
5
】
利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域.如图甲所示,将一金属或半导体薄片垂直置于磁场
B
中,在薄片的两个侧面
a
、
b
间通以电流
I
时,另外两侧
c
、
f
间产生电势差,这一现象称为霍尔效应.其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,于是
c
、
f
间建立起电场
E
H
,同时产生霍尔电势差
U
H
,当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,
E
H
和
U
H
达到稳定值,
(1)
设半导体薄片的宽度
(
c
、
f
间距
)
为
l
,请写出
U
H
和
E
H
的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图甲中
c
、
f
哪端的电势高.
(2)
已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为
n
,电子的电荷量为
e
,请导出霍尔系数
R
H
的表达式
(
通过横截面积
S
的电流
I
=
ne
v
S
,其中
v
是导电电子定向移动的平均速率
)
.
(3)
如图乙所示是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着
m
个永磁体,相邻永磁体的极性相反.霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近.当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图象如图丙所示.
若在时间
t
内,霍尔元件输出的脉冲数目为
P
,请导出圆盘转速
N
的表达式.
1
.
根据题目所给仪器和要求画出控制电路和工作电路
控制电路由电源、开关、光敏电阻
(
或热敏电阻等其他敏感元件
)
、电磁继电器和导线等组成;工作电路由电源、用电器
(
灯泡、电热丝或其他用电器
)
、导线等组成.这两个电路相互独立,又通过继电器相联系,继电器实际上是工作电路的开关.
考法二 自动控制电路的设计
2
.
分析自控电路的合理性
电路设计完成后,要对它的合理性进行分析,用光照射光敏电阻或对热敏电阻加热,检查工作电路的接通和断开是否符合实际要求.比如,自控路灯电路的设计要求是白天切断工作电路,使路灯熄灭;晚上接通工作电路,使路灯点亮发光.
【真题
6
】
用热敏电阻作传感器,设计一个热水器电源自动控制开关
(
简单型
)
,可供选择的器材如下:热敏电阻、电池组、滑动变阻器、继电器、开关、弹簧片、导线.要求画出电路图,并简要说明工作原理.
解析
如图所示,调节滑动变阻器
R
的阻值.设热敏电阻
R
′
的温度为
65 ℃
时,继电器
M
的磁力可把弹簧片开关
S
吸引到与继电器
M
的
B
接触.使用时,当热水器内温度低于
65 ℃
时,热水器内的热敏电阻
R
′
的阻值增大,使控制电路的电流减小,继电器
M
的磁力减小,弹簧片
S
在其弹力作用下恢复到与开关
A
相接而使热水器的电路接通,对热水器加热;
当温度达到
(
或高于
)65 ℃
时,弹簧片
S
与
B
接触而使热水器断开,停止加热.在使用时,热水出,冷水进,则热水器始终处于接通状态.
答案
见解析
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