高考物理一轮复习实验十一传感器的简单使用押题专练.docx

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高考物理一轮复习实验十一传感器的简单使用押题专练

实验十一传感器的简单使用

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＝1.5V，内阻不计）、电流表（量程为5mA，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′＝150Ω，当电流为5mA时对应的温度数值为________℃。

（2）电流为5mA时，电路总电阻为300Ω，电阻箱阻值R′＝150Ω，则R＝150Ω，由题图甲得对应的温度为50℃。

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0～50mA，内阻约为50Ω

电流表（A2）

量程0～200mA，内阻约为10Ω

电压表（V1）

量程0～3V，内阻约为10kΩ

电压表（V2）

量程0～15V，内阻约为25kΩ

滑动变阻器（R1）

阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A

滑动变阻器（R2）

阻值范围0～1kΩ，允许最大电流100mA

直流电源（E）

输出电压6V，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9V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100Ω）

图9

（2）在如图10所示电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω。

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0V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

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

②选取（0,0）、（0.90,9）两点，

则斜率为＝kg/V＝10.0kg/V.

③因m＝U，故＝，

k＝·＝10.0×N/m≈1.23×103N/m.

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＝________.