优化方案2016届高考物理大一轮复习实验十一传感器的简单使用高效演练

实验十一 传感器的简单使用
1．美国科学家Willard S ．Boyle 与George E ．Smith 因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD 是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有( )
A ．发光二极管
B ．热敏电阻
C ．霍尔元件
D ．干电池
解析：选BC.发光二极管有单向导电性，A 错；热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器，B 、C 对；干电池是电源，D 错．
2．(2013·高考江苏卷)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
解析：选C.当R M 变大时，回路的总电阻R 总变大，根据I 总＝E R 总
，得干路中的电流变小，S 两端的电压U ＝I 总R S 变小，故选项A 、B 错误；当R M 变小时，回路的总电阻R 总＝
1
1R ＋1R M
＋R S 变小，根据I 总＝E R 总
，得干路中的电流变大，S 两端的电压U ＝I 总R S 变大，而且R 越大，R M 变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项C 正确，选项D 错误．
3．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测．它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化．在如图所示的电路中，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻．这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U 与酒精气体浓度C 之间的对应关系正确的是(
)
A ．U 越大，表示C 越大，C 与U 成正比
B ．U 越大，表示
C 越大，但是C 与U 不成正比
C ．U 越大，表示C 越小，C 与U 成反比
D ．U 越大，表示C 越小，但是C 与U 不成反比
解析：选B.由闭合电路欧姆定律得，干路的电流I ＝
E r ＋R 0＋R ＋R x ，电压表示数U ＝IR 0＝ER 0r ＋R 0＋R ＋R x
，而R x C ＝k (定值)，可见U 越大，表示C 越大，但是C 与U 不成正比，故B 项正确．
4．利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B 能接收到发光元件A 发出的光，每当工件挡住A 发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m ，则下列说法正确的是
(
)
A ．传送带运动的速度是0.1 m/s
B ．传送带运动的速度是0.2 m/s
C ．该传送带每小时输送3 600个工件
D ．该传送带每小时输送7 200个工件
解析：选BC.从乙图可以知道：每间隔1秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在这
一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离，所以传送带运动的速度是v ＝0.21
m/s ＝0.2 m/s ，故A 错误、B 正确；传送带每小时传送的距离为s ＝vt ＝0.2×3 600 m，工件个数为n ＝s L
＝3 600个，C 正确、D 错误．
5．一些材料的电阻随温度的升高而变化，如图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”．
(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________℃. 解析：(1)由题图甲可知，温度升高，电阻阻值增大，电路中电流减小，因此电流刻度较大处对应的温度刻度较小．
(2)电流为5 mA 时，电路总电阻为300 Ω，电阻箱阻值R ′＝150 Ω，则R ＝150 Ω，由题图甲得对应的温度为50 ℃.
答案：(1)较小 (2)50
6．如图所示，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100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA 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 ＝9.0 V ，内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．
(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. 解析：(1)恒温箱内的加热器应接在A 、B 端．当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高．随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R 的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈的电流大于或等于20 mA 时，继电器的衔铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低．随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R 的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于20 mA 时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保
持在某一温度．
(2)要使恒温箱内的温度保持在50 ℃，即50 ℃时线圈内的电流为20 mA.由闭合电路
欧姆定律I ＝
E r ＋R ＋R ′
，r 为继电器的电阻．由题图甲可知，50 ℃时热敏电阻的阻值为90 Ω，所以R ′＝E I
－(r ＋R )＝260 Ω. 答案：(1)A 、B 端 (2)260 7．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 ℃(如图甲所示)，则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的________(填“左”或“右”)侧．
(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．
解析：(1)因为温度降低时，负温度系数热敏电阻的阻值增大，故电路中电流会减小．
(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 ℃的刻度应对应较大电流，故在20 ℃的刻度的右侧．
(3)电路如图所示
答案：(1)小 (2)右 (3)见解析图
8．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)，显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大
压强为1×107 Pa ，且已知压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如下表所示．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4.8 V ，g 取10 m/s 2.请
回答：
(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA ，这个人的体重是________ kg.
解析：(1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R ＝300 Ω，此时A 中电流I ＝U R ＝4.8300
A ＝1.6×10－2
A. (2)当电流I ＝20 mA ＝20×10－3 A 时，压力传感器的电阻R ＝U I ＝ 4.820×10－3
Ω＝240 Ω，对应表格中，这个人的质量为50 kg.
答案：(1)1.6×10－2 (2)50。