2018届高考物理一轮总复习 实验12 传感器的简单使用课后提能演练

实验12 传感器的简单使用
1．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
【答案】C
【解析】S 两端的电压增大，总电流变大，总电阻变小，说明M 的电阻变小，R M 变小，且R 越大，并联电阻减小越快，干路电流增大越明显，电压U 增大越明显，C 项正确．
2．(2017年海淀模拟)某种角速度计，其结构如图所示．当整个装置绕轴OO ′转动时，元件A 相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号．已知A 的质量为m ，弹簧的劲度系数为k ，自然长度为l ，电源的电动势为E ，内阻不计．滑动变阻器总长也为l ，电阻分布均匀，装置静止时滑片P 在变阻器的最左端B 端，当系统以角速度ω转动时，则( )
A ．电路中电流随角速度的增大而增大
B ．电路中电流随角速度的增大而减小
C ．弹簧的伸长量为x ＝m ωl k －m ω2
D ．输出电压U 与ω的函数式为U ＝Em ω2
k －m ω2
【答案】D
【解析】系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC 的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，故A 、B 两项错误；设系统在水
平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得kx＝
mω2(l＋x)，又输出电压U＝R BP
R BC
E＝
x
l
E，联立两式得x＝
mω2l
k－mω2
，U＝
Emω2
k－mω2
，故C项错误，
D正确．
3．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酒后驾驶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
【答案】B
【解析】由闭合电路欧姆定律得，干路的电流I＝E
r＋R0＋R＋R x
，电压表示数U＝IR0＝ER0
r＋R0＋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．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．
甲乙
(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
【解析】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．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.
5．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．
甲 乙
(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
【解析】(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，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.。