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1、必考部分 選修3-2 第十章
第3單元 實(shí)驗(yàn):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(fù)溫度系數(shù)
的熱敏電阻(負(fù)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(dāng)溫度降低時(shí) ( )
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(qiáng)
D.小燈泡的亮度變?nèi)?
解析:溫度降低時(shí)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(qiáng).只有C項(xiàng)正確.
答案:C
2.(2020·江蘇高考)2020年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了法國和德國的兩位科學(xué)家,以表彰
他們發(fā)現(xiàn)
2、“巨磁電阻效應(yīng)”.基于巨磁電阻效應(yīng)開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù),
被認(rèn)為是納米技術(shù)的第一次真正應(yīng)用.在下列有關(guān)其他電阻應(yīng)用的說法中,錯(cuò)誤的
是 ( )
A.熱敏電阻可應(yīng)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(yīng)用于電熱設(shè)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(gè)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(cuò)誤.
答案:D
3.如圖10-3-15所示的實(shí)驗(yàn)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(qiáng)),且R與D相距很近,下列說法正確的是
( )
A.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí),L消耗的功率增大
B.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí),L消耗的功率減小
C.當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí),L消耗的功率可能不變
D.無論怎樣移動(dòng)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(qiáng),使光
敏電阻R的阻值減小,最終達(dá)到增大流過燈泡的電流的效果.A項(xiàng)正確.
答案:A
4.傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變
化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件,在自動(dòng)控制中
有著相當(dāng)廣泛的
4、應(yīng)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(huì)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(shí)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(qiáng)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(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可
以忽略不計(jì),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(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)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(gè)人的體重是
________ kg.
解析:(1)由圖表知,踏板空載時(shí),壓力傳感器電阻R=300 Ω,此時(shí)A中電流I==
A=1.6×10-2 A.
(2)當(dāng)電流I=20 mA=20×10-3 A時(shí),壓力傳感器的電阻R== Ω=240
Ω,對應(yīng)表格中,這個(gè)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(yīng)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(dòng)勢E=9.0 V,內(nèi)電
阻不計(jì);G為靈敏電流計(jì),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(dāng)R的溫度等于20℃時(shí),電流表示數(shù)
I1=2 mA;當(dāng)電流表的示數(shù)I2=3.6 mA時(shí),熱敏電阻的溫度是________℃.
圖 10-3-17
解析:從圖乙查得t=20℃時(shí),R的阻值為4 kΩ
由E=I1(R+Rg)得:
Rg=-R= kΩ-4 kΩ=0.5 kΩ
當(dāng)I2=3.6 mA時(shí),設(shè)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(shí)對應(yīng)的溫度t2=120℃.
答案:120
6.(2020·寧夏高考)青島奧運(yùn)會(huì)帆船賽場采用風(fēng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制.
光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化,作為簡化模型,可以近似認(rèn)為,照射光較
強(qiáng)(如白天)時(shí)電阻幾乎為0;照射光較弱(如黑天)時(shí)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(shí)現(xiàn)路燈自動(dòng)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(lì)磁線圈,3、4兩接線柱分
別與彈簧片和觸點(diǎn)連接.當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流大于50 mA時(shí),電磁鐵吸合鐵片,彈簧
片
8、和觸點(diǎn)分離,3、4斷開;電流小于50 mA時(shí),3、4接通.勵(lì)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(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制路燈的電路,畫出電路原理圖.
光敏電阻R1,符號(hào)
燈泡L,額定功率40 W,額定電壓36 V,符號(hào)
保護(hù)電阻R2,符號(hào)
電磁開關(guān),符號(hào)
蓄電池E,電壓36 V,內(nèi)阻很??;開關(guān)S,導(dǎo)線若干.
(2)回答下列問題:
①如果勵(lì)磁線圈的電阻為200 Ω,勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓為________V,保護(hù)電
阻R2的阻值范圍是________Ω.
②在有些應(yīng)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(shí),接線
9、柱3、
4之間從斷開變?yōu)榻油ǎ疄榇?,電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)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(gè)其他的電磁鐵應(yīng)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(diǎn)從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè),保證當(dāng)磁鐵吸合鐵片時(shí),3、4之間接通;
不吸合時(shí),3、4之間斷開
③電磁起重機(jī)
7.(2020·廣東高考)某實(shí)驗(yàn)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(jì)、
開關(guān)和導(dǎo)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(shí)物圖上連線.
圖10-3-19
(2)實(shí)驗(yàn)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(fù)第②步操作若干次,測得多組數(shù)據(jù).
(3)實(shí)驗(yàn)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(jì)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(xué)表達(dá)式R=a+bt(Ω),
其中b為直線斜率,據(jù)圖線可求
b==0.400.
當(dāng)t=0時(shí),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(jì)的示數(shù)
(3)100 (0.400±0.005)