广东2011高考物理一轮复习第十章实验十二《传感器的简单使用》试题

第十章节实验十二传感器的简单使用
1．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第
一次真正应用，在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是 ( ) A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
解析：热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这
很常见，所以A、B、C三个说法均正确；交变电流、直流电均可通过电阻，电阻对
它们均可产生阻碍作用，所以D错误．答案为 D.
答案：D
2．传感器是一种采集信息的重要器件．图实－12－9所示是一种测
定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一
个电容大小可变的电容器．可动电极两端固定，当待测压力施加
在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容．图实－12－9 现将此电容式传感器与零刻线在中央的灵敏电流表和电源串联，组成闭合电路，已知电
流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转．当待测压力增大时 ( ) A．电容器的电容将减小
B．灵敏电流表指针在正中央零刻线处
C．灵敏电流表指针向左偏转
D．灵敏电流表指针向右偏转
解析：当待测压力增大时，电容器板间距离缩小，由C＝
εr S
4πkd
知，电容器的电容增
大，A错；由于电容器与电源相连，故电压U不变，由Q＝CU知，电容器的电荷
量将增加，即电容器需充电，故电流从电流表的正接线柱流入，指针将向右偏转，B、C错误，D正确．
答案：D
3．如图实－12－10所示为某一热敏电阻(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．
图实－12－10
(1)为了通过测量得到如图实－12－10所示I－U关系的完整曲线，在图实－12－11所
示的a和b两个电路中应选择的是图________，简要说明理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.
(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)
图实－12－11
(2)在图c所示的电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250
Ω.则热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω.
(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子
_______________________________________________________________________.
解析：由于图中要求测量多组数据，所需电压调节范围较大，且从零开始变化，所
以应选用分压电路，即图a；根据欧姆定律可以先求出R1的电流I1＝36 mA，所以热敏电阻和R2电流为I2＝I－I1＝34 mA，由图可读出热敏电阻在34 mA时的电压为
5.2 V，则R2两端电压为 3.8 V，即可求出R2＝111.8 Ω.
答案：(1)a 电压可从0 V调到所需电压，调节范围较大
(2)5.2 111.8(111.6～112.0均可)
(3)热敏温度计(提出其他实例，只要合理均可)
4．传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量．热敏电阻随温度变
化的图象如图实－12－12甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：
图实－12－12
(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)．
(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P点向________移动(填“左”
或“右”)．
(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能
使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路
实际不能工作的原因可能是________________________________．
解析：(1)温度过高时，热敏电阻阻值很小，左边电路电流很大，螺线管中产生的强
磁场使竖直金属片与a接触，此时报警器工作，则c应接触a才能使电路接通．
(2)使启动报警的温度提高些，即要求温度更高时竖直金属片与a接触，而温度更高
时热敏电阻更小，要电流不至于过早变大而报警，则应提高滑动变阻器的电阻，故
滑动变阻器滑片P应向左移动．
(3)在最低报警温度时不能报警，说明此时电路中产生的电流不能让竖直片与a接触，
这可能由多种原因造成，如：①电源提供的电流太小，导致磁铁的磁性太弱；②弹
簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等．
答案：(1)a(2)左(3)见解析
5．一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ，当供电电压等于24 V时能正常工作，否则不产生臭氧．现在用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧．在
黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100 Ω、黑暗时为1000 Ω，允许通过的最大电流为 3 mA；电源E的电压为36 V、内阻不计；
另有一个滑动变阻器R2，阻值为0～100 Ω，允许通过的最大电流为0.4 A；一个开关S和导线若干．
臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图实－12－13所示．设计一个满足上述要求
电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接
线柱端分别标上字母A、B.(电路图画在方框内) 图实－12－13
解析：臭氧发生器正常工作时电流I＝
24
10×103
A＝24×10－4 A＝2.4 mA.
R1允许通过的最大电流为 3 mA，所以用R1与P串联，由于滑动变阻器值R2远小于P的电阻，所以采用滑动变阻器分压式接法．电路如图所示．
答案：见解析图
6．如图实－12－14所示是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图．利用电压表(内电阻很大)的示数来指示物体的质
量．托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计．滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，
电压表的示数为零．设变阻器的总电阻为R，总长度为L，图实－12－14 电源电动势为E，内阻为r，限流电阻为R0，弹簧的劲度系数为k.若不计一切摩擦和其他阻力，求出电压表示数U x与所称物体质量m的关系式．
解析：由胡克定律知mg＝kx，R连入电路中的有效电阻R x＝x
L
R＝
mgR
kL
，根据闭合
电路的欧姆定律可知
I＝
E
R0＋r＋R x
，则U x＝IR x＝
mgER
kL(R0＋r)＋mgR
.
答案：U x＝
mgER
kL(R0＋r)＋mgR
7．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约为 4 Ω～5 Ω.
热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器
具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约 5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干．
(1)在下面的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小．
(2)根据电路图，在图实－12－15所示的实物图上连线．
图实－12－15
(3)简要写出完成接线后的主要实验
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.
解析：由于常温下热敏电阻的阻值为 4 Ω～5 Ω，与电流表内阻很接近，故采用外接法；又因特征曲线尽量完整，电压表、电流表读数范围大，故滑动变阻器采用分压
式．
答案：(1)电路图如图所示．
(2)实物图如图所示．
(3)①往保温杯中加一些热水，待温度稳定时读出温度计的值；
②调节滑动变阻器，快速测出几组电压表和电流表的值；
③重复步骤①、②，测量不同温度下的数据；
④绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线．。