2018年新课标高考物理总复习 课时达标检测六十六 传感

课时达标检测(六十六) 传感器的简单使用 (实验提能课)
1.(多选)如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到
热水中时，电流表示数增大，则说明( )
A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大
B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小
C．半导体材料温度升高时，导电性能变差
D．半导体材料温度升高时，导电性能变好
解析：选BD热敏电阻浸泡在热水中，电流表示数变大，说明温度越高，热敏电阻阻值越小，半导体材料导电性能变好，故B、D正确。

、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电
2.(多选)如图所示，R
阻，当照射光强度增大时()
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
解析：选ABC当照射光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，电压表的示数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小、R1两端电压增大知，R2两端电压减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故C项正确。

3．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。

现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。

(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在如图甲所示的实物图上连线。

甲
(2)实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________________，
________________，断开开关。

③重复第②步操作若干次，测得多组数据。

(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图乙所示的R -t 关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R -t 关系式：R ＝________＋________t (Ω)。

(保留三位有效数字)
乙
解析：(1)实物连线如图:
(2)改变温度后，热敏电阻阻值改变，电压表示数改变。

(3)从图线知R 与t 呈线性关系，且纵轴上截距(当t ＝0 ℃时)R ＝100 Ω； 图线斜率k ＝ΔR
Δt ＝0.390，所以R ＝100＋0.406t (Ω)。

答案：(1)实物连线图见解析 (2)记录温度计数值 记录电压表数值 (3)100 0.406
4．(2017·郑州模拟)实验室备有以下器材：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R 1(阻值变化范围0～20 Ω)、滑动变阻器R 2(阻值变化范围0～1 000 Ω)、电动势适当的电源、小灯泡(4 V ,2 W)、开关、导线若干。

(1)要完整地描绘小灯泡的U -I 曲线，请在如图甲所示的方框中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号。

(2)实验中描绘出的小灯泡U -I 曲线如图乙所示，由图可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而____________。

(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内电阻，实验电路如图丙所示，图中R 0是阻值为9.0 Ω的保护电阻，实验中测得多组数据记录在下表中，试在同一坐标系中画出等效电源的U -I 图像，由图像可求出电源自身内阻约为____________ Ω。

(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路，如图丁所示，此时小灯泡消耗的电功率约为________ W 。

解析：(1)描绘灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变压器要采用分压接法，由于灯泡的阻值较小，电流应用外接法，电路图如图所示。

(2)由题图所示U -I 图像可知，随电压和电流的增大，灯泡实际功率增大，灯丝温度升高，电压与电流的比值增大，由此可知，灯泡灯丝电阻随温度升高而增大。

(3)根据表中数据作出电源U -I 图像如图所示，由图示图像可知， 电源内阻r ＝ΔU ΔI －R 0＝6
0.6
Ω－9 Ω＝1 Ω。

(4)由图示图像可知，灯泡两端电压为2.1 V，电流为0.39 A，
灯泡的电功率为P＝UI＝2.1×0.39 W≈0.82 W。

答案：见解析
5．对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T，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R T和两个适当的固定电阻R1、R2连成如图甲虚线框内所示的电路，以使该电路的等效电阻R L的阻值随R T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R L的阻值，测量电路如图甲所示，图中电压表内阻很大。

R L的测量结果如下表所示。

(1)根据图甲所示的电路，在如图乙所示的实物图上连线。

(2)为了验证R L与t之间近似为线性关系，在图丙坐标纸上作R L-t关系图线。

(3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图丁所示。

电流表的读数为________，电压表的读数为________。

此时等效电阻R L 的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度约为________。

解析：(1)根据电路图连接实物图。

(2)根据表中数据描点，作出直线。

(3)电流表读数：I ＝115 mA ，电压表读数：U ＝5.00 V 。

R L ＝U I ＝ 5.00115×10－3 Ω≈43.5 Ω，对照图乙找出相应温度约为64.0 ℃。

答案：(1)见解析图甲 (2)见解析图乙 (3)115 mA 5．00 V 43.5 Ω 64.0 ℃
6.为节约能源采用光电池为路灯提供电能，用光敏电阻作为传感
器控制路灯电路的开关，实现自动控制。

光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如天黑)时电阻接近于无穷大。

利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，天
黑时打开。

电磁开关的内部结构如图所示。

1,2两接线柱之间是励磁线圈，3,4两接线柱分别与弹簧片和触点连接。

当励磁线圈中电流大于50 mA 时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3,4断开；电流小于50 mA 时，3,4接通。

励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA 。

(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图。

光敏电阻R 1，符号
；
灯泡L ，额定功率40 W ，额定电压36 V ，符号； 保护电阻R 2，符号
；
电磁开关，符号；
蓄电池E ，电压36 V ，内阻很小； 开关S ，导线若干。

(2)回答下列问题：
①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为________V ，保护电阻R 2的阻值范围为________Ω。

②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3,4之间从断开变为接通。

为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明。

解析：(1)要使光敏电阻能够对电路进行控制，且有光照时路灯
熄灭，光敏电阻应与1,2串联，3,4与路灯串联，则电路图如图所示。

(2)①由U ＝IR 得励磁线圈允许加的最大电压U m ＝I m R ＝0.1×200 V ＝20 V ；依据允许通过励磁线圈的电流最大值和最小值计算得
R 2min ＝
E －U m I m ＝16
0.1 Ω＝160 Ω， R 2max ＝
E －U m I ＝16
0.05 Ω＝320 Ω，
因此保护电阻R 2的阻值范围为160～320 Ω；
②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3,4之间接通；不吸合时，3,4之间断开。

答案：(1)见解析(2)①20160～320
②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3,4之间接通；不吸合时，3,4之间断开。