敏感电阻类综合应用题

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敏感电阻类综合应用题
1.电阻式传感器被广泛应用于测力、测压、称重，它的核心部分是一只可变电阻.一同学用如图所示电路研究某电阻式传感器的特性，图中R 0为定值电阻，R 为电阻式传感器，当控制其阻值从0变为60Ω，测得传感器消耗的电功率与通过它的电流关系图像如图乙所示.已知电源电压恒定不变.
（1）当通过传感器的电流为0.1A 时，传感器的电阻为Ω；
（2）求P 1的值；
（3）求R 0的值
.
第1题图
1.(1)60【解析】由图像知，电流为0.5A时，传感器功率为0，所以0.5A时传感器电阻为0.当电流为0.1A时，传感器功率为P，此时传感器阻值最大，为60Ω.解：(2)传感器的电流为0.1A时，传感器的电阻R＝60Ω，所以P1＝I2R＝0.1A×0.1 A×60Ω＝0.6W
(3)因为R的阻值从0变到60Ω，分析图乙可知I＝0.1A时，R＝60Ω，R与R0串联，由题意知电源电压恒定不变，有U＝I R=0.1A×(R0＋60Ω)，当I＝0.5A时，R＝0Ω，只有R0工作，有U＝0.5A×R0，所以0.1A×(R0＋60Ω)＝0.5A×R0，解得R0＝15Ω
2.图甲为热敏电阻的R-t图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的恒温箱的简单温控电路.继电器线圈的电阻为150Ω.当线圈中电流大于或等于28mA时，继电器的衔铁被吸合.为继电器线圈供电的电池的电压为6V，图中“电源”是恒温箱加热器的电源.
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第2题图
（1）从图甲中可得50℃时热敏电阻的阻值为Ω.（2）恒温箱的加热器应接在A、B端还是C、D端？
（3）若恒温箱内的温度达到100℃时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？
（4）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将（选填“变大”“不变”或“变小”）.
2.(1)90(2)A、B端【解析】(1)从图像甲中可得50℃时，热敏电阻R的阻值为90Ω；(2)在温度过低时，由图像甲知热敏电阻R阻值增大，电路中的电流很小，电磁铁磁性很弱无法吸下衔铁，动触点K与上触点接通，此时恒温箱加热器需要
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工作来调节温度．所以应该把恒温箱加热器连接在上触点所在的电路中，即A、B 端；
(3)解：当恒温箱温度为100℃时，由图甲可知热敏电阻R＝50Ω；此时控制电路
中的电流：I＝
6V=
50+150
U
R
控
总
ΩΩ
0.03A＝30mA>28mA，所以衔铁会被吸下，
恒温箱加热器处于不工作状态；
(4)变大【解析】在电压一定时，增大控制电路的电阻，会使控制电路中的电流减小，衔铁无法被吸下，导致工作电路一直处于工作状态．所以只有在温度更高时，才能使热敏电阻变小，控制电路中电流变大，从而使工作电路停止工作．所以，恒温箱加热器的最高温度将变大．
3.如图甲是食堂为餐具消毒、烘干的保洁消毒柜，其内部电路如图乙，S1为温控开关，S2为门控开关，R为石英加热管.消毒柜的总功率为1250W，臭氧发生器的功率为150W.求：（1）关闭柜门，门控开关S2闭合，臭氧发生器工作10min 所消耗的电能；
（2）正常工作时通过石英加热管R的电流和它的阻值；
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（3）若在货架上放100kg 的不锈钢餐具，将其从26℃加热到70℃，不计热量损失，正常工作需要加热多长时间？[c 锅＝0.46×103J/（kg·℃）
]
第3题图
3.(1)t ＝10min ＝600s 由W P t
=得，臭氧发生器工作10min 消耗的电能为：W ＝P 1t ＝150W×600s ＝9×104J
(2)P 2＝P 总－P 1＝1250W －150W ＝1100W
由P ＝U I 得，加热管R 的电流：I ＝
1 100 W 220 V P U ==5A 由I ＝U R 得，加热管R 的电阻R 220 V 5 A U I ===44Ω(3)100kg 不锈钢餐具吸收的热量：
Q 吸＝c m (t －t 0)＝0.46×103J /(kg·℃)×100kg×(70℃－26℃)＝2.024×106J
不计热量损失，吸收的热量等于消耗的电能，即
Q吸＝W＝2.024×106J,加热时间
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2.20410 J1840s
1 100 W
W
t
P
⨯
===
4.某科技兴趣小组制作了一艘小潜水艇.为了测定该潜水艇的下潜深度，他们设计了如图甲所示的电路，其中电源电压
U=12V；R0是阻值为20Ω的定值电阻；A为深度表，其实质是一只量程为0～100mA的电流表；R是一种压力传感器，它用于感应压力的受力面积为60cm2，且所能承受的压力足够大，其阻值R随压力F变化的关系如图乙所示.已知水的密度为1.0×103kg／m3，g取10N／kg.问：
（1）当该潜水艇浮在水面（压力传感器未浸入水中）时，电路中的电流多大?
（2）图甲电路能测量的最大深度是多少米?
（3）在不更换压力传感器的情况下，为了增大图甲电路所能'测量的最大深度，应对该电路怎样进行改进?（写出一种方法即可）
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第4题图
4.解：（1）当潜水艇浮在水面上时，传感器受到的压力F=0，对应的电阻R=480Ω，电路中的电流I =012V 20Ω+480Ω
U R R =+=0.024A=24mA （2）潜水艇下潜的越深，受到的压力F 越大，R 越小，则电路中的电流越大．当电流I=100mA=0.1A 时，下潜最深，R 总=12 V 1200.1 A
U I ==Ω压力传感器阻值R ′=R 总-R 0=120Ω-20Ω=100Ω
由图乙得：当R ′=100Ω时，F ′=300N
∴此时受到水的压强p -42300N 6010m
F S ==⨯=5×104Pa 结合液体压强的计算公式p =ρ液gh ，
得此时水的深度h =433510Pa 1.010kg/m 10N/kg p
g ρ⨯==⨯⨯液=5m ；
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（3）在不更换压力传感器的情况下，为了增大图甲电路所能测量的最大深度，可以考虑以下措施：①换用更大量程的电流表；②再串联一个电阻；③增大R 0的阻值；④减小电源电压等．（以上四点任选一点）．
5．电梯为居民出入带来很大的便利，出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示．已知控制电路的电源电压U =9V ，保护电阻R 1=100Ω，压敏电阻R 2的阻值随压力F 大小变化如图乙所示，电梯底架自重和电磁
铁线圈的阻值都忽略不计．
第5题图
（1）在图中的控制电路中，电磁铁上端为其磁场的
极，当压敏电阻R 2受到的压力F 增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强．电梯超载时，
衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点接触，电铃发出警报声．
（2）若电梯在15s内将一位重600N的乘客匀速提升15m，求电梯对乘客做功的功率．
（3）当电磁铁线圈电流达到30mA时：衔铁刚好被吸住．若每个乘客体重为650N时，试通过计算说明此电梯最多可乘几个人．（g取10N/kg）
（4）若电铃发出警报声条件如（3），需要减小最大载客量，可采取什么措施？
5.（1）N B
【解析】观察电路可知，电磁铁中电流的方向从下向上，用右手握住螺线管，让电流方向与弯曲的四指方向保持一致，大拇指所指的一端为电磁铁的N级，所以电磁铁上端为N极（或北极）；电梯超载时，压敏电阻R2受到的压力F增大时，其阻值减小，控制电路中的电流增大，从而使电磁铁的磁性增强，磁性达到一定程度时，衔铁被电磁铁吸住，触点K与触点B接触，电铃报警，电梯不工作．解：（2）因为电梯克服乘客的重力做功，在15s内将一位重600N的乘客匀速
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10提升15m ，所以做功的功率：600N 15m ===600W 15s
W Gh P t t ⨯（3）当电磁铁线圈电流I =30mA=0.03A 时，即122
9V ===0.03A 100+U I R R R +Ω解得：R 2=200Ω，
由图乙，当R 2=200Ω时，压力F =9000N ，每个人的重力G 人=650N ，电梯最多可乘人数：n =900 0 N =13.8650 N
F G 人≈，取13人．（4）减小R 1或增大电源电压．
6．小明同学设计了如图甲所示的风力测量仪；已知电源电压U 为6V 且保持不变，R 1为保护电阻，其全电阻阻值R 2=9Ω，线状均匀电阻丝长为9cm ，塑料球用金属丝悬挂于O 点，O 点接入电路，且金属丝与线状电阻丝接触良好．无风时，金属丝刚好竖直接触于电阻丝的最右端，金属丝电阻和质量不计．该风力测量仪显示器是由电压表改装，电压表量程为0～3V ，所能显示的最大风力为6级，此时金属丝刚好接触于电
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阻丝的最左端A 点，电压表指针也刚好在最大刻度处．风力与金属丝在R 2上的滑动距离x （从右端算起）之间的关系图像如图乙所示．
（1）无风时，金属丝竖直下垂，此时塑料小球的重力和是一对平衡力.
（2）求电阻R 1的阻值．
（3）当电压表的示数为2V 时，对应的风力是多少级？
（4）若通过改画电压表的表盘刻度使其能直接显示风力的级
数，则该风力测量仪的刻度是否均匀？说出你判断的理由．
第6题图
6（1）金属丝向上拉力
解：（2）由电路图可知，保护电阻R 1与R 2的最大阻值串联，电压表测金属丝
在R2上的滑动距离x部分两端的电压．当金属丝刚好接触于电阻丝的最左端时，R2=9Ω，U2=3V，
串联电路中各处的电流相等，
根据欧姆定律可得，电路中的电流：I=2
2
3V1 ==A 9Ω3
U
R
，串联电路中总电压等于各分电压之和，
R1两端的电压：
U1=U-U2=6V-3V=3V，
则R1=1
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3V == 1A
3
U
I9Ω；
（3）风力变化时，电路中的电流不变，
电压表的示数为2V时，电压表并联部分的电阻：
R2′=2
2V == 1A
3
U I '
6Ω，
线状均匀电阻丝长为9cm，其全电阻阻值R2=9Ω，金属丝在R2上的滑动距离：
x=9 cm 6 =6 cm
9⨯Ω
Ω
，由乙图可知，对应的风力是4级；
（3）因为无论风力大小，接入电路中的总电阻都没有发生改变，电源电压一定，
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电路中的电流也就不会发生改变，电压表的示数与金属丝在R2上的滑动距离x成正比，而电阻丝又是均匀的，则电压表的示数与风力的大小成正比，所以风力测量仪的刻度是均匀．
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