2020屆高三物理練習 實驗：傳感器的簡單使用 新人教版(1)

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1、必考部分 選修3-2 第十章 第3單元 實驗：傳感器的簡單使用 1．如圖10－3－14所示，R1為定值電阻，R2為負溫度系數(shù) 的熱敏電阻(負溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高 而減小的熱敏電阻)，L為小燈泡，當溫度降低時 (　　) A．R1兩端的電壓增大 B．電流表的示數(shù)增大 C．小燈泡的亮度變強 D．小燈泡的亮度變?nèi)? 解析：溫度降低時R2的阻值增大，干路電流減小，R1兩端電壓、電流表示數(shù)都減小， 燈泡兩端電壓變大、亮度變強．只有C項正確． 答案：C 2．(2020·江蘇高考)2020年度諾貝爾物理學獎授予了法國和德國的兩位科學家，以表彰 他們發(fā)現(xiàn)

2、“巨磁電阻效應”．基于巨磁電阻效應開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)， 被認為是納米技術(shù)的第一次真正應用．在下列有關(guān)其他電阻應用的說法中，錯誤的 是 (　　) A．熱敏電阻可應用于溫度測控裝置中 B．光敏電阻是一種光電傳感器 C．電阻絲可應用于電熱設備中 D．電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙交流的作用 解析：熱敏電阻對溫度很敏感，光敏電阻對光照很敏感，電阻絲可用于電加熱，這 很常見，所以A、B、C三個說法均正確；交流電、直流電均可通過電阻，電阻對它 們均可產(chǎn)生阻礙作用，所以D錯誤． 答案：D 3．如圖10－3－15所示的實驗電路中，電源兩端的電

3、壓恒定， L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)光二極管(電流越大， 發(fā)出的光越強)，且R與D相距很近，下列說法正確的是 (　　) A．當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率增大 B．當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小 C．當滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率可能不變 D．無論怎樣移動觸頭P，L消耗的功率都不變 解析：觸頭P左移，使其電阻減小，流過二極管的電流增大，從而發(fā)光增強，使光 敏電阻R的阻值減小，最終達到增大流過燈泡的電流的效果．A項正確． 答案：A 4．傳感器是把非電學量(如速度、溫度、壓力等)的變 化轉(zhuǎn)換成電學量的變化的一種元件，在自動控制中 有著相當廣泛的

4、應用．有一種測量人的體重的電子 秤，其測量部分的原理圖如圖10－3－16中的虛線 框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會隨所受 壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)、顯示體重大小的 儀表A(實質(zhì)是理想的電流表)組成．壓力傳感器表面能承受的最大壓強為1×107Pa， 且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所示．設踏板和壓桿的質(zhì)量可 以忽略不計，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8 V，取g＝10 m/s2.請回答： 壓力F/N 0 250 500 750 1000 1250 1500 …… 電阻R/Ω 300 270 240 210 180 15

5、0 120 …… (1)該秤零起點(即踏板空載時)的刻度線應標在電流表刻度盤________A處． (2)如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20 mA，則這個人的體重是 ________ kg. 解析：(1)由圖表知，踏板空載時，壓力傳感器電阻R＝300 Ω，此時A中電流I＝＝ A＝1.6×10－2 A. (2)當電流I＝20 mA＝20×10－3 A時，壓力傳感器的電阻R＝＝ Ω＝240 Ω，對應表格中，這個人的質(zhì)量為50 kg. 答案：(1)1.6×10－2　(2)50 5．溫度傳感器廣泛應用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值 隨溫度

6、變化的特性工作的．如圖10－3－17甲所示，電源的電動勢E＝9.0 V，內(nèi)電 阻不計；G為靈敏電流計，內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻值與溫度的變 化關(guān)系如圖10－3－17乙所示．閉合開關(guān)S，當R的溫度等于20℃時，電流表示數(shù) I1＝2 mA；當電流表的示數(shù)I2＝3.6 mA時，熱敏電阻的溫度是________℃. 圖 10－3－17 解析：從圖乙查得t＝20℃時，R的阻值為4 kΩ 由E＝I1(R＋Rg)得： Rg＝－R＝ kΩ－4 kΩ＝0.5 kΩ 當I2＝3.6 mA時，設熱敏電阻的阻值為R′，則 R′＝－Rg＝ kΩ－0.5 kΩ＝2 kΩ 從圖乙查得

7、此時對應的溫度t2＝120℃. 答案：120 6．(2020·寧夏高考)青島奧運會帆船賽場采用風力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電 能．用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實現(xiàn)自動控制． 光敏電阻的阻值隨照射光的強弱而變化，作為簡化模型，可以近似認為，照射光較 強(如白天)時電阻幾乎為0；照射光較弱(如黑天)時電阻接近于無窮大．利用光敏電 阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實現(xiàn)路燈自動在白天關(guān)閉、黑天打開．電磁開 關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖10－3－18所示.1、2兩接線柱之間是勵磁線圈，3、4兩接線柱分 別與彈簧片和觸點連接．當勵磁線圈中電流大于50 mA時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧 片

8、和觸點分離，3、4斷開；電流小于50 mA時，3、4接通．勵磁線圈中允許通過的 最大電流為100 mA. 圖10－3－18 (1)利用以下器材設計一個自動控制路燈的電路，畫出電路原理圖． 光敏電阻R1，符號 燈泡L，額定功率40 W，額定電壓36 V，符號 保護電阻R2，符號 電磁開關(guān)，符號 蓄電池E，電壓36 V，內(nèi)阻很??；開關(guān)S，導線若干． (2)回答下列問題： ①如果勵磁線圈的電阻為200 Ω，勵磁線圈允許加的最大電壓為________V，保護電 阻R2的阻值范圍是________Ω. ②在有些應用電磁開關(guān)的場合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時，接線

9、柱3、 4之間從斷開變?yōu)榻油ǎ疄榇耍姶砰_關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應如何改造？請結(jié)合本題中電磁開 關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明． 答：____________________________________________________________________. ③任意舉出一個其他的電磁鐵應用的例子． 答：____________________________________________________________________. 解析：(2)①Um＝ImR＝100×10－3×200 V＝20 V；E＝I(R2＋R)，其中50 mA＜I≤100 mA，故R2在160 Ω～520 Ω之

10、間． 答案：(1)電路原理如圖所示． (2)①20　160～520 ②把觸點從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè)，保證當磁鐵吸合鐵片時，3、4之間接通； 不吸合時，3、4之間斷開 ③電磁起重機 7．(2020·廣東高考)某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性．現(xiàn)有器材：直流恒流電 源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計、 開關(guān)和導線等． (1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，請你在圖10－3－19所示 的實物圖上連線． 圖10－3－19 (2)實驗的主要步驟： ①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)

11、節(jié)并記錄電源輸出的 電流值； ②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，________，________， 斷開開關(guān)； ③重復第②步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù)． (3)實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得R－t關(guān)系圖線如圖 10－3－20所示，請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R－t關(guān)系式：R＝______＋ ______t(Ω)(保留3位有效數(shù)字)． 圖10－3－20 解析：每次加熱水后，都需要重新讀出溫度計和電壓表的示數(shù)．根據(jù)繪得的R－t圖 線可以看出，電阻值R與溫度t之間是線性關(guān)系，故可寫成數(shù)學表達式R＝a＋bt(Ω)， 其中b為直線斜率，據(jù)圖線可求 b＝＝0.400. 當t＝0時，a＝100 Ω，所以上式可寫為 R＝100＋(0.400±0.005)t. 答案：(1)如圖 (2)記錄電壓表的示數(shù)　記錄溫度計的示數(shù) (3)100　(0.400±0.005)