高中物理 第十章 第3單元 實(shí)驗(yàn)：傳感器的簡單使用

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1、 2010-2011學(xué)年第二學(xué)期專題檢測物理學(xué)科選修3-2 第十章 ?第3單元? 實(shí)驗(yàn)：傳感器的簡單使用 ?1．如圖10－3－14所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻)，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)? (　　) A．R1兩端的電壓增大 B．電流表的示數(shù)增大 C．小燈泡的亮度變強(qiáng) D．小燈泡的亮度變?nèi)? 解析：溫度降低時(shí)R2的阻值增大，干路電流減小，R1兩端電壓、電流表示數(shù)都減小，燈泡兩端電壓變大、亮度變強(qiáng)．只有C項(xiàng)正確． 答案：C 2．(2008·江蘇高考)2007年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了法國和德國的兩位

2、科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻效應(yīng)”．基于巨磁電阻效應(yīng)開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)，被認(rèn)為是納米技術(shù)的第一次真正應(yīng)用．在下列有關(guān)其他電阻應(yīng)用的說法中，錯(cuò)誤的是????????????????? (　　) A．熱敏電阻可應(yīng)用于溫度測控裝置中 B．光敏電阻是一種光電傳感器 C．電阻絲可應(yīng)用于電熱設(shè)備中 D．電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙交流的作用 解析：熱敏電阻對(duì)溫度很敏感，光敏電阻對(duì)光照很敏感，電阻絲可用于電加熱，這很常見，所以A、B、C三個(gè)說法均正確；交流電、直流電均可通過電阻，電阻對(duì)它們均可產(chǎn)生阻礙作用，所以D錯(cuò)誤． 答案：D 3．如圖10－3－15所示的實(shí)驗(yàn)電路中，電源

3、兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng))，且R與D相距很近，下列說法正確的是??????? (　　) A．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率增大 B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率減小 C．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率可能不變 D．無論怎樣移動(dòng)觸頭P，L消耗的功率都不變 解析：觸頭P左移，使其電阻減小，流過二極管的電流增大，從而發(fā)光增強(qiáng)，使光 敏電阻R的阻值減小，最終達(dá)到增大流過燈泡的電流的效果．A項(xiàng)正確． ? 答案：A 4．傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有

4、著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用．有一種測量人的體重的電子秤，其測量部分的原理圖如圖10－3－16中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)、顯示體重大小的儀表A(實(shí)質(zhì)是理想的電流表)組成．壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1×107Pa，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所示．設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8 V，取g＝10 m/s2.請(qǐng)回答： 壓力F/N 0 250 500 750 1000 1250 1500 …… 電阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 1

5、20 …… (1)該秤零起點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤________A處． (2)如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20 mA，則這個(gè)人的體重是________ kg. 解析：(1)由圖表知，踏板空載時(shí)，壓力傳感器電阻R＝300 Ω，此時(shí)A中電流 (2)當(dāng)電流I＝20 mA＝20×10－3 A時(shí)，壓力傳感器的電阻＝240 Ω，對(duì)應(yīng)表格中，這個(gè)人的質(zhì)量為50 kg. 答案：(1)1.6×10－2　(2)50 5．溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性工作的．如圖10－3－17甲所示，電源的電動(dòng)勢E＝9.0

6、 V，內(nèi)電阻不計(jì)；G為靈敏電流計(jì)，內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻值與溫度的變化關(guān)系如圖10－3－17乙所示．閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20℃時(shí)，電流表示數(shù)I1＝2 mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝3.6 mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是________℃. 圖 10－3－17 解析：從圖乙查得t＝20℃時(shí)，R的阻值為4? kΩ 由E＝I1(R＋Rg)得： 從圖乙查得此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度t2＝120℃. 答案：120 6．(2009·寧夏高考)青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場采用風(fēng)力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能．用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制．光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變

7、化，作為簡化模型，可以近似認(rèn)為，照射光較強(qiáng)(如白天)時(shí)電阻幾乎為0；照射光較弱(如黑天)時(shí)電阻接近于無窮大．利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)在白天關(guān)閉、黑天打開．電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖10－3－18所示.1、2兩接線柱之間是勵(lì)磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點(diǎn)連接．當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流大于50 mA時(shí)，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點(diǎn)分離，3、4斷開；電流小于50 mA時(shí)，3、4接通．勵(lì)磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA. 圖10－3－18 (1)利用以下器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制路燈的電路，畫出電路原理圖． 光敏電阻R1，符號(hào) 燈泡L，額定功率40 W，額定電

8、壓36 V，符號(hào) 保護(hù)電阻R2，符號(hào) 電磁開關(guān)，符號(hào) 蓄電池E，電壓36 V，內(nèi)阻很小；開關(guān)S，導(dǎo)線若干． (2)回答下列問題： ①如果勵(lì)磁線圈的電阻為200 Ω，勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓為________V，保護(hù)電阻R2的阻值范圍是________Ω. ②在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí)，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油ǎ疄榇?，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請(qǐng)結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明． 答：____________________________________________________________________. ③任意舉出一個(gè)

9、其他的電磁鐵應(yīng)用的例子． 答：____________________________________________________________________. 解析：(2)①Um＝ImR＝100×10－3×200 V＝20 V；E＝I(R2＋R)，其中50 mA＜I≤100 mA，故R2在160 Ω～520 Ω之間． ? 答案：(1)電路原理如圖所示． (2)①20　160～520 ②把觸點(diǎn)從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè)，保證當(dāng)磁鐵吸合鐵片時(shí)，3、4之間接通；不吸合時(shí)，3、4之間斷開 ③電磁起重機(jī) 7．(2008·廣東高考)某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性．現(xiàn)有器材

10、：直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線等． (1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請(qǐng)你在圖10－3－19所示 的實(shí)物圖上連線． 圖10－3－19 (2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值； ②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，________，________， 斷開開關(guān)； ③重復(fù)第②步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù)． (3)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得R－t關(guān)系圖線如圖10－3－20所示，請(qǐng)根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R－t關(guān)系式：R＝______＋______t(Ω)(保留3位有效數(shù)字)． 圖10－3－20 解析：每次加熱水后，都需要重新讀出溫度計(jì)和電壓表的示數(shù)．根據(jù)繪得的R－t圖線可以看出，電阻值R與溫度t之間是線性關(guān)系，故可寫成數(shù)學(xué)表達(dá)式R＝a＋bt(Ω)，其中b為直線斜率，據(jù)圖線可求 當(dāng)t＝0時(shí)，a＝100 Ω，所以上式可寫為 R＝100＋(0.400±0.005)t. 答案：(1)如圖 (2)記錄電壓表的示數(shù)　記錄溫度計(jì)的示數(shù) (3)100　(0.400±0.005) 10 用心 愛心 專心