2020版高考物理大一輪復習 第十一章 交變電流 傳感器 6 實驗十二 傳感器的簡單使用隨堂檢測鞏固落實.doc

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實驗十二 傳感器的簡單使用 1. 酒精測試儀用于機動車駕駛人員是否酗酒及其他嚴禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測．它利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器，酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化．在如圖所示的電路中，酒精氣體的不同濃度對應著傳感器的不同電阻．這樣，電壓表的指針就與酒精氣體濃度有了對應關系．如果二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度C之間的對應關系正確的是(　　) A．U越大，表示C越大，C與U成正比 B．U越大，表示C越大，但是C與U不成正比 C．U越大，表示C越小，C與U成反比 D．U越大，表示C越小，但是C與U不成反比 解析：選B.設二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器的電阻為Rx，由閉合電路歐姆定律得，干路的電流I＝，電壓表示數(shù)U＝IR0＝，而RxC＝k(定值)，由以上關系式可見U越大，表示C越大，但是C與U不成正比，故B項正確． 2．在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現(xiàn)，設計了一種報警裝置，電路如圖所示．M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化，導致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報，此時(　　) A．RM變大，且R越大，U增大越明顯 B．RM變大，且R越小，U增大越明顯 C．RM變小，且R越大，U增大越明顯 D．RM變小，且R越小，U增大越明顯 解析：選C.當RM變大時，回路的總電阻R總變大，根據(jù)I總＝，得干路中的電流變小，S兩端的電壓U＝I總RS變小，故選項A、B錯誤；當RM變小時，回路的總電阻R總＝＋RS變小，根據(jù)I總＝，得干路中的電流變大，S兩端的電壓U＝I總RS變大，而且R越大，RM變小時，對回路的總電阻變化的影響越明顯，故選項C正確，選項D錯誤． 3．(2016高考北京卷) 熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護裝置中．圖為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖．由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時導電能力________(選填“增強”或“減弱”)；相對金屬熱電阻而言，熱敏電阻對溫度變化的響應更________(選填“敏感”或“不敏感”)． 解析：由題圖可知，熱敏電阻在溫度上升時，阻值下降，故其導電能力增強；相對金屬熱電阻而言，熱敏電阻在溫度變化時，阻值變化明顯，故對溫度更敏感． 答案：增強　敏感 4．對溫度敏感的半導體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內，其阻值隨溫度的變化是非線性的．某同學將RT和兩個適當?shù)亩ㄖ惦娮鑂1、R2連成如圖虛線框內所示的電路，以使該電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的，且具有合適的阻值范圍．為了驗證這個設計，他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值，測量電路如圖所示，圖中的電壓表內阻很大．實驗中的部分實驗數(shù)據(jù)測量結果如表所示． 溫度t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 RL阻值/Ω 54.3 51.0 47.5 44.3 41.0 37.9 34.7 I/mA 93.3 97.6 102.9 109.7 116.7 125.2 134.2 U/V 5.07 5.02 4.97 4.90 4.83 4.75 4.66 回答下列問題： (1)根據(jù)圖甲所示的電路，在如圖乙所示的實物圖上連線． (2)為了檢驗RL與t之間近似為線性關系，在坐標紙上作出RL－t關系圖線． (3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖丙所示，電流表的讀數(shù)為______________，電壓表的讀數(shù)為________．此時等效電阻RL的阻值為________；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為________． 丙 解析：(3)因為電流表的最小刻度為5 mA，故讀數(shù)時只需要精確到1 mA，所以電流表的讀數(shù)為115 mA，而電壓表的最小刻度為0.1 V，故讀數(shù)時要估讀到0.01 V，所以電壓表的讀數(shù)為5.00 V．等效電阻RL＝≈43.5 Ω，結合RL－t圖象可知熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為62.5 ℃. 答案：(1)連線如圖所示 (2)RL－t關系圖線如圖所示 (3)115 mA　5.00 V　43.5 Ω　62.5 ℃ 5．(2019鄭州模擬)電控調光玻璃能根據(jù)光照強度自動調節(jié)玻璃的透明度，將光敏電阻Rx和定值電阻R0接在9 V的電源上，電源內阻不計，光敏電阻阻值隨光強變化關系如表所示： 光強E/cd 1 2 3 4 5 電阻值/Ω 18 9 6 3.6 [“光強”表示光強弱程度的物理量，符號為E，單位坎德拉(cd)] (1)當光照強度為4坎德拉(cd)時光敏電阻Rx的大小為________Ω. (2)其原理是光照增強，光敏電阻Rx阻值變小，施加于玻璃兩端的電壓降低，玻璃透明度下降，反之則玻璃透明度上升．若電源電壓不變，R0是定值電阻，則下列電路圖中符合要求的是________(填序號)． (3)現(xiàn)已知定值電阻R0為12 Ω，用電壓表測得光敏電阻兩端的電壓為3 V，則此時光照強度為多少？ 解析：(1)由表格數(shù)據(jù)可知，光敏電阻Rx與光強E的乘積均為18 Ωcd不變，則當E＝4 cd時，光敏電阻的阻值：Rx＝＝4.5 Ω. (2)由題意可知，光敏電阻Rx與定值電阻R0串聯(lián)連接，光照增強時，光敏電阻Rx阻值減小，電路中的總電阻減小，由I＝可知，電路中的電流增大，由U＝IR可知，R0兩端的電壓增大，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以Rx兩端的電壓減小，反之光照減弱時，光敏電阻Rx阻值增大，R0兩端的電壓減小，Rx兩端的電壓增大，則玻璃并聯(lián)在R0兩端時不符合，玻璃并聯(lián)在Rx兩端時符合，故A項錯誤，C項正確；若玻璃與電源并聯(lián)，光照變化時，玻璃兩端的電壓不變，故B、D項錯誤． (3)當R0＝12 Ω，光敏電阻兩端的電壓Ux＝3 V，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，R0兩端的電壓：U0＝U－Ux＝9 V－3 V＝6 V，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以電路中的電流I＝＝，即＝，解得R′x＝6 Ω，此時光照強度E′＝＝3 cd. 答案：(1)4.5　(2)C　(3)3 cd 6．(2016高考全國卷Ⅰ)現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 ℃ 時，系統(tǒng)報警．提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9 Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω)，單刀雙擲開關一個，導線若干． 在室溫下對系統(tǒng)進行調節(jié)．已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過報警器的電流超過20 mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 ℃時阻值為650.0 Ω. (1)完成待調節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線． (2)電路中應選用滑動變阻器________(填“R1”或“R2”)． (3)按照下列步驟調節(jié)此報警系統(tǒng)： ①電路接通前，需將電阻箱調到一固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為________Ω；滑動變阻器的滑片應置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________________________________________________________________________． ②將開關向______(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至________________________________________________________________________． (4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用． 解析：(1)根據(jù)題述，應該采用滑動變阻器的限流接法，連接的電路如答案圖所示． (2)根據(jù)題述，流過報警器的工作電流超過10 mA時，報警器就會報警，可知滑動變阻器的最大阻值至少為R＝＝ Ω＝1 800 Ω，因此在電路中應選用最大阻值為2 000 Ω的滑動變阻器R2. (3)①電路接通前，需將電阻箱調到一固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為熱敏電阻在60 ℃時的阻值650.0 Ω；滑動變阻器的滑片應置于接入電路的阻值最大處，即b端附近，不能置于另一端的原因是：若置于a端，則導致閉合開關后，報警器中電流大于20 mA，報警器可能損壞． ②將開關向c端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至報警器開始報警． 答案：(1)連線如圖所示 (2)R2　(3)①650.0　b　接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA，報警器可能損壞 ②c　報警器開始報警