专题11.3 实验十二 传感器的简单使用(练)(解析版).doc
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1、专题11.3 实验十二传感器的简单使用 1(福建省宁德一中2019届期中)如图电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场,在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置由以上信息可知,下列说法中正确的是()A电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大C当用手触摸屏
2、幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小D当用手触摸屏幕时,手指和屏的接触面积的大小影响电容的大小【答案】ABD【解析】电容式触摸屏在原理上把人的手指当作一个电容器元件的一个极板,把导体层当作另一极板,故选项A正确;手指和屏的接触面积大小会影响到电容大小,接触面积越大,即两极板的正对面积越大,电容越大,故选项B、D正确,C错误2(安徽省淮北一中2019届期末)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
3、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xD输出电压U与的函数式为U【答案】D【解析】系统在水平面内以角速度转动时,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,电路中的电流保持不变,故A、B错误;设系统在水平面内以角速度转动时,弹簧伸长的长度为x,则对元件A,根据牛顿第二定律得kxm2(lx),又输出电压UEE,联立两式得x,U,故C错误,D正确3. (江西省吉安一中2019届期中)酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人
4、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()AU越大,表示C越大,C与U成正比BU越大,表示C越大,但是C与U不成正比CU越大,表示C越小,C与U成反比DU越大,表示C越小,但是C与U不成反比【答案】B【解析】设二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻为Rx,由闭合电路欧姆定律得,干路的电流I,电压表示数UI
5、R0,而RxCk(定值),由以上关系式可见U越大,表示C越大,但是C与U不成正比,故B项正确4(浙江省舟山一中2019届期末)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RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时()ARM变大,且R越大,U增大越明显BRM变大,且R越小,U增大越明显CRM变小,且R越大,U增大越明显DRM变小,且R越小,U增大越明显【答案】C【解析】当RM变大时,回路的总电阻R总变大,根据I总,得干路中的电流变小,S两端的电压UI总RS变小,故选项A、B错误;当RM变小时,回路的总电阻
6、R总RS变小,根据I总,得干路中的电流变大,S两端的电压UI总RS变大,而且R越大,RM变小时,对回路的总电阻变化的影响越明显,故选项C正确,选项D错误5(湖北省荆门中学2019届调研)对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻RT,在给定温度范围内,其阻值随温度的变化是非线性的某同学将RT和两个适当的定值电阻R1、R2连成如图虚线框内所示的电路,以使该电路的等效电阻RL的阻值随RT所处环境温度的变化近似为线性的,且具有合适的阻值范围为了验证这个设计,他采用伏安法测量在不同温度下RL的阻值,测量电路如图所示,图中的电压表内阻很大实验中的部分实验数据测量结果如表所示温度t/30.040.050.06
7、0.070.080.090.0RL阻值/54.351.047.544.341.037.934.7I/mA93.397.6102.9109.7116.7125.2134.2U/V5.075.024.974.904.834.754.66回答下列问题:(1)根据图甲所示的电路,在如图乙所示的实物图上连线(2)为了检验RL与t之间近似为线性关系,在坐标纸上作出RLt关系图线(3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图丙所示,电流表的读数为_,电压表的读数为_此时等效电阻RL的阻值为_;热敏电阻所处环境的温度约为_丙【答案】(1)连线如图所示(2)RLt关系图线如图所示(3)115 mA5.00
8、 V43.5 62.5 【解析】(3)因为电流表的最小刻度为5 mA,故读数时只需要精确到1 mA,所以电流表的读数为115 mA,而电压表的最小刻度为0.1 V,故读数时要估读到0.01 V,所以电压表的读数为5.00 V等效电阻RL43.5 ,结合RLt图象可知热敏电阻所处环境的温度约为62.5 .6(黑龙江省黑河一中2019届质检)电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度,将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9 V的电源上,电源内阻不计,光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示:光强E/cd12345电阻值/18963.6 “光强”表示光强弱程度的物理量,符号为E,单位坎德拉(cd)(1)当
9、光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的大小为_.(2)其原理是光照增强,光敏电阻Rx阻值变小,施加于玻璃两端的电压降低,玻璃透明度下降,反之则玻璃透明度上升若电源电压不变,R0是定值电阻,则下列电路图中符合要求的是_(填序号)(3)现已知定值电阻R0为12 ,用电压表测得光敏电阻两端的电压为3 V,则此时光照强度为多少?【答案】(1)4.5(2)C(3)3 cd【解析】(1)由表格数据可知,光敏电阻Rx与光强E的乘积均为18 cd不变,则当E4 cd时,光敏电阻的阻值:Rx4.5 .(2)由题意可知,光敏电阻Rx与定值电阻R0串联连接,光照增强时,光敏电阻Rx阻值减小,电路中的总电阻减小,
10、由I可知,电路中的电流增大,由UIR可知,R0两端的电压增大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以Rx两端的电压减小,反之光照减弱时,光敏电阻Rx阻值增大,R0两端的电压减小,Rx两端的电压增大,则玻璃并联在R0两端时不符合,玻璃并联在Rx两端时符合,故A项错误,C项正确;若玻璃与电源并联,光照变化时,玻璃两端的电压不变,故B、D项错误(3)当R012 ,光敏电阻两端的电压Ux3 V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,R0两端的电压:U0UUx9 V3 V6 V,因串联电路中各处的电流相等,所以电路中的电流I,即,解得Rx6 ,此时光照强度E3 cd.7. (浙江省绍兴一中2019届期中
11、)热电传感器利用了热敏电阻对温度变化响应很敏感的特性某学习小组的同学拟探究某种类型的热敏电阻的阻值如何随温度变化从室温升到80时,所提供的热敏电阻Rt的阻值变化范围可能是由5 变到1 或由5 变到45 .除热敏电阻外,可供选用的器材如下:温度计,测温范围10100;电流表A1,量程3 A,内阻rA0.1 ;电流表A2,量程0.6 A,内阻约为0.2 ;电压表V1,量程6 V,内阻rV1.5 k;电压表V2,量程3 V,内阻约为1 k;标准电阻,阻值R1100 ;滑动变阻器R2,阻值范围05 ;电源E,电动势3 V,内阻不计;开关及导线若干(1)甲同学利用如图甲所示的电路测量室温下热敏电阻的阻值
12、要使测量效果最好,应选下列_组器材AA1和V1BA2和V2 CA1和V2(2)在测量过程中,随着倒入烧杯中的开水增多,热敏电阻的温度升高到80时,甲同学发现电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器R2的阻值的变化而改变(电路保持安全完好),这说明热敏电阻的阻值随温度升高而_(选填“增大”或“减小”)(3)学习小组的同学根据甲同学的实验,建议他在测量较高温度热敏电阻的阻值时重新设计电路,更换器材请你在如图乙所示的虚线框内完成测量温度80时热敏电阻阻值的实验电路图【答案】(1)B(2)增大(3)见解析【解析】(1)电源的电动势为3 V,故电压表选V2,电阻为几十欧姆,故电流较小,故电流表较A2,故
13、选B(2)由题意知,调节滑动变阻器起不到改变电流的作用,说明待测电阻较大,故热敏电阻的阻值随温度的升高而增大(3)因80时热敏电阻阻值较大,而滑动变阻器阻值较小,故滑动变阻器采用分压接法又因电阻阻值较大,故电流表不能准确测量电流,故采用电压表V1与定值电阻R1并联后充当电流表来测量电流,故电路图如图所示8(河南省漯河一中2019届期末)某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要选用一电器元件。如图7所示为该电器元件的伏安特性曲线,有同学对其提出质疑,现需进一步验证该伏安特性曲线,实验室备有下列器材:器材(代号)规格电流表(A1)量程050 mA,内阻约为50 电流表(A2)量程0200 mA,内
14、阻约为10 电压表(V1)量程03 V,内阻约为10 k电压表(V2)量程015 V,内阻约为25 k滑动变阻器(R1)阻值范围015 ,允许最大电流1 A滑动变阻器(R2)阻值范围01 k,允许最大电流100 mA直流电源(E)输出电压6 V,内阻不计电键(S)、导线若干图7(1)为提高实验结果的准确程度,电流表应选用_;电压表应选用_;滑动变阻器应选用_。(以上均填器材代号)(2)为达到上述目的,请在虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号。【答案】(1)A2V1R1(2)如图所示【解析】(1)图象中电流在00.14 A之间,电流表选A2;电源电压为6 V,但图象只要求电压在
15、03 V之间调整,为了测量准确,电压表选V1;由于绘制图象的需要,要求电压在03 V之间调整,所以滑动变阻器只能采用分压式接法,为了便于调节电压,滑动变阻器应选用最大阻值较小的R1。(2)该元件约几十欧,RVR,电压表的分流作用可以忽略,所以采用电流表外接法。11(黑龙江省哈尔滨三中2019届模拟)如图10所示装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k.电源的电动势为E,内阻可忽略不计;滑动变阻器全长为L,重力加速度为g.为理想电压表当木板上没有放重物时,滑动变阻器的触头位于图中a点,此时电压表示数为零在木板上放置质量为m的重物,滑动变阻器的触头随木板一起下移由电压表的示数U及
16、其他给定条件,可计算出弹簧的劲度系数k.图10(1)写出m、U与k之间所满足的关系式(2)已知E1.50V,L12.0cm,g取9.80m/s2.测量结果如下表:m/kg1.001.503.004.506.007.50U/V0.1080.1540.2900.4460.6080.740在图11中给出的坐标纸上利用表中数据描出mU直线图11mU直线的斜率为_kg/V(结果保留三位有效数字)弹簧的劲度系数k_N/m(结果保留三位有效数字)【答案】(1)mU(2)见解析图10.01.23103【解析】(1)设放置质量为m的重物时弹簧的压缩量为x,则有mgkx又UE解得mU.(2)用描点法作图,作出的图
17、象如图所示选取(0,0)、(0.90,9)两点,则斜率为kg/V10.0 kg/V.因mU,故,k10.0N/m1.23103 N/m.12(山西省临汾一中2019届模拟)某些固体材料受到外力后除了产生形变,其电阻率也要发生变化,这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”现用如图12所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应,已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧,实验室中有下列器材:图12A电源E(3V,内阻约为1)B电流表A1(00.6A,内阻r15)C电流表A2(00.6A,内阻r21)D开关S,定值电阻R05(1)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值,请完成虚线框内电路图的
18、设计(2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向),闭合开关S,记下电表读数,A1的读数为I1,A2的读数为I2,得Rx_.(用字母表示)(3)改变力的大小,得到不同的Rx值,然后让力反向从下向上挤压电阻,并改变力的大小,得到不同的Rx值最后绘成的图象如图13所示,除观察到电阻Rx的阻值随压力F的增大而均匀减小外,还可以得到的结论是_当F竖直向下时,可得Fx与所受压力F的数值关系是Rx_.图13【答案】(1)见解析图(2)(3)压力反向,阻值不变172F【解析】(1)利用伏安法测量电阻阻值,但所给器材缺少电压表,可以用内阻已知的电流表A1代替,另一个电流表A2测量电流如图所示(2
19、)电阻两端电压为UxI1r1,流经的电流为IxI2I1,电阻Rx.(3)由图可知,图象是一次函数图线,即RxkFb,k2,b17,则有Rx172F;从图可知,由于图线对称,不管力F方向如何增加,Rx均线性减小13(河南省安阳一中2019届模拟)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件,现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整已知常温下待测热敏电阻的阻值约45 .将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有:盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 )、直流电压表(内阻约5 k)、滑动变阻器(020
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