【物理】2018届二轮复习实验：传感器及其应用专题卷

【物理】2018届二轮复习实验：传感器及其应用专题卷

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