全国版2021高考物理一轮复习专题十二交变电流传感器考点3实验：传感器的简单使用精练含解析

全国版2021高考物理一轮复习专题十二交变电流传感器考点3实验：传感器的简单使用精练含解析

考点3 实验:传感器的简单使用 ‎1.[2020吉林辽源检测,5分](1)某同学用如图所示的电路测量一个电容器的电容,图中R为20 kΩ的电阻,电源电动势为6.0 V,内阻可不计.‎ ‎①实验时先将开关S接1,经过一段时间后,当电流表示数为　　　　μA时表示电容器极板间电压最大. ‎ ‎②将开关S接2,将传感器连接在计算机上,经处理后画出电容器放电的i-t图象,如图乙所示.由图象可知,图象与两坐标轴所围的面积表示电容器放出的电荷量.试根据i-t图象,求该电容器所放出的电荷量Q=　　　　C;该电容器的电容C=　　　　μF.(计算结果保留2位有效数字) ‎ ‎(2)如图丙是某金属材料制成的电阻阻值R随摄氏温度t变化的图象,图中R0表示0 ℃时的电阻,k表示图线的斜率.若用该电阻与电池(电动势E、内阻r),电流表A(内阻Rg),滑动变阻器R'串联起来,连接成如图丁所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度值改为相应的温度刻度值,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”.使用“金属电阻温度计”前,先要把电流表(“0”刻度线在刻度盘左侧)的刻度值改为相应的温度刻度值,若温度t1I2,故t1的刻度应在t2的右侧;根据闭合电路欧姆定律,有E=Ir+IR+IRg+IR',根据金属电阻与温度的关系图象,得到R=R0+kt,联立得到t=‎1‎k[EI-(Rg+R'+r+R0)].‎ ‎2.(1)B(1分)　(2)50+t(2分)　(3)如图所示(2分)‎ ‎(4)50(2分)　将恒流源的输出电流调小(其他方法合理也给分,2分)‎ 解析:(1)由于实验电路采用滑动变阻器的限流接法,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至接入电路中阻值最大处,即滑动变阻器的滑片应移至B端.(2)根据Rt-t关系图线,可知其在纵轴上的截距为50 Ω,图线的斜率大小为1 Ω/℃,则该热敏电阻的Rt-t关系式为Rt =50+t(Ω).(3)由于铂热敏电阻的阻值与温度的关系为线性关系,而电源为恒流源,根据欧姆定律U=IR,可知应选择电压表并联在铂热敏电阻两端.(4)选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电压表达到满偏时电阻两端电压为15 V,由欧姆定律U=IR,可得铂热敏电阻的阻值为100 Ω,结合图(b)可知对应的温度为50 ℃.要提高该温度计所能测量的最高温度值,对应的铂热敏电阻的阻值需要提高,电压表的最大量程已确定,由欧姆定律U=IR可知,可以将恒流源的输出电流调小.‎ ‎3.(1)G‎2cosθ(2分)　(2)Er+Rg+R‎1‎+R‎0‎+kG‎2cosθ(2分)‎ ‎(3)600(2分)　 (4)C(2分)　(5)不变(2分)‎ 解析:(1)敏感电阻丝上的拉力为F,受力分析可得2Fcos θ=G,解得F=G‎2cosθ .(2)由图甲可知,敏感电阻丝电阻R=R0+kF=R0+kG‎2cosθ,对图乙所示电路,由闭合电路欧姆定律,可得I=Er+Rg+R‎1‎+R=Er+Rg+R‎1‎+R‎0‎+kG‎2cosθ .(3)不悬挂重物时,毫安表指针满偏,为10 mA,即0.01 A=Er+Rg+R‎1‎+‎R‎0‎;若毫安表半偏,为5 mA ,0.005 A=Er+Rg+R‎1‎+R,联立解得R=400 Ω,由R=R0+kF解得F=600 N,由F=G‎2cosθ解得G=600 N.(4)由I=Er+Rg+R‎1‎+R‎0‎+kG‎2cosθ可知,重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线不均匀,选项C正确.(5)若电源电动势不变,内阻增大,其他条件不变,用这台简易“吊秤”称重前,已经调节可变电阻使毫安表满偏,相当于减小了可变电阻R1的阻值,则测量结果不变.‎ - 4 -‎ - 4 -‎