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【习题】传感器的简单应用
阅读次数:572    发布时间:2020年01月10日    
【3年真题链接】 1.(10分)(2018高考全国理综I)某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃~80℃范围内某热敏电阻的温度特性,所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25℃时的阻值)为900.0 Ω:电源E(6V,内阻可忽略):电压表 (量程150 mV):定值电阻R0(阻值20.0 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω):电阻箱R2(阻值范围0-999.9 Ω):单刀开关S1,单刀双掷开关S2。 实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0℃,将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0:保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0:断开S1,记下此时R2的读数,逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0°C,实验得到的R2-t数据见下表。 t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列问题: (1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到 (填“a”或“b”)端; (2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2-t曲线: (3)由图(b)可得到R1,在25℃-80°C范围内的温度特性,当t=44.0℃时,可得R1= Ω; (4)将Rt握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为 Ω,则手心温度为 ℃。 2.(10分)(2017·江苏卷)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图11-1图所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15 mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控。继电器的电阻约为20 Ω,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示 (1)提供的实验器材有:电源E1(3 V,内阻不计)、电源E2(6 V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~200Ω)、滑动变阻器R2(0~500Ω)、热敏电阻Rt,继电器、电阻箱(0~999.9 Ω)、开关S、导线若干。 为使该装置实现对30~80℃之间劝拿磐嵊槿送净温度的控制,电源E应选用 (选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用 (选填“R1”或“R2”)。 (2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图11-2图所示的选择开关旋至 (选填“A”、“B”、“C”或“D”) (3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查,在题11-1图中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针 (选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针 (选填“偏转”或“不偏转”)。 (4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合,下列操作步骤正确顺序是 。(填写各步骤前的序号) ①将热敏电阻接入电路 ②观察到继电器的衔铁被吸合 ③断开开关,将电阻箱从电路中移除 ④合上开关,调节滑动变阻器的阻值 ⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1Ω 【2年模拟再现】 1.(2019·江苏二模)目前的手机触摸屏大多是电容式触摸屏。电容式触摸屏内有一导电层。导电层四个角引出四个电极,当手指触摸屏幕时,人体和触摸屏就形成了一个电容,电容具有“通高频”的作用,从而导致有电流分别从触摸屏四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例的精确计算,得出触摸点的位置信息。在开机状态下,下列说法正确的是(  ) A.电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是因为手指对屏幕按压产生了形变 B.电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是利用了电磁感应现象 C.当手指触摸屏幕时手指有微弱的电流流过 D.当手指离开屏幕时,电容变小,对高频电流的阻碍变大,控制器不易检测到手指的准确位置 2.(2019·衡水模拟)某兴趣小组为了研制一台“电子秤”,找到一个力电转换传感器,该传感器的输出电压正比于受压面的正压力,实验操作时,先调节传感器输入端的电压(要求从零开始调节),使力电转换传感器在空载时的输出电压为零,而后在其受压面上放一物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压。 (1)如图所示,E为直流电源,S为开关;R为滑动变阻器;V为电压表,在图中用笔画线代替导线连接成实验电路图。 (2)若将质量为m0的砝码放在力电转换传感器的受压面上,电压表的示数为U0;然后取下砝码,再将待测质量为m的物体放在力电转换传感器的受压面上,电压表的示数为U,则待测物体的质量m=________。 3.(2019·河南郑州二模)导体或半导体材料在外力作用下产生机械形变时,其电阻值发生相应变化,这种现象称为应变电阻效应。图甲所示,用来称重的电子吊秤,就是利用了这个应变效应。电子吊秤实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是:挂钩上挂上重物,传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变宏观上可认为形状不变,拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化,再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号电压或电流,从而完成将所称物体重量变换为电信号。 物理小组找到一根拉力敏感电阻丝,其阻值随拉力F变化的图象如图乙所示,小组按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势,内阻;灵敏毫安表量程为10mA,内阻;是可变电阻器,A、B两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环,将其两端接在A、B两接线柱之间固定不动。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起,不计敏感电阻丝重力,现完成下列操作步骤: 步骤a。滑环下不吊重物时,闭合开关调节可变电阻使毫安表指针满偏; 步骤b。滑环下吊上已知重力的重物G,测出电阻丝与竖直方向的夹角为; 步骤c。保持可变电阻接入电路电阻不变,读出此时毫安表示数I; 步骤d。换用不同已知重力的重物,挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值; 步骤e。将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。 试写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式______; 设图象斜率为k,试写出电流表示数I与待测重物重力G的表达式______用E、r、、Rg、、k、表示; 若图象中,,测得,毫安表指针半偏,则待测重物重力______N; 关于改装后的重力刻度盘,下列说法正确的是______ A.重力零刻度线在电流表满刻度处,刻度线均匀 B.重力零刻度线在电流表零刻度处,刻度线均匀 C.重力零刻度线在电流表满刻度处,刻度线不均匀 D.重力零刻度线在电流表零刻度处,刻度线不均匀 若电源电动势不变,内阻变大,其他条件不变,用这台“简易吊秤”称重前,进行了步骤a操作;则测量结果______填“偏大”、“偏小”或“不变”。 4.(2019·山东济宁二模)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器,是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的。现在用伏安法研究热敏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热敏电阻和温度计插入烧杯中,烧杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有:盛有热水的热水杯、直流电源电动势15V,内阻可忽略、直流电流表对应不同的量程内阻约为或、直流电压表对应不同的量程内阻约为或、滑动变阻器、电键、导线若干。 在图的方框中用给定的器材画出完整的实验电路图,要求测量误差尽可能小。 根据电路图,在实物图上用铅笔线做导线进行连线。 预测考点一:传感器的简单应用 【2年模拟再现】 1.(10分)(2019湖南长郡中学等四校5月模拟)实验室中有热敏电阻Rt、电炉丝、电磁继电器、电源E(3.6V,内阻不计)、电阻箱R0(0~999.9Ω)、开关K和导线若干,某同学设计了如图1所示的温控电路,当通过电磁继电器线圈的电流达到20mA时,衔铁被吸合,电炉丝停止加热;当通过继电器线圈的电流降到18mA时,衔铁与继电器分开,电炉丝通电加热,图2为热敏电阻Rt的阻值与温度t的关系 该同学主要实验过程如下,完成下列填空: (1)用多用电表的欧姆“×1Ω”档测继电器线圈的电阻时,主要步骤如下: a.将选择开关旋至“×1Ω”档,短接两表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指在欧姆档“0”刻度 b.调节多用电表的指针定位螺丝,使指针指在直流电流“0”刻度 c.将多用电表的选择开关旋至“OFF” d.将两表笔直接连到图1中的1、4两点,读出欧姆表的示数即继电器线圈的电阻值 以上步骤中存在错误的一项是   。改正后正确的步骤顺序为   。(填步骤前的字母) (2)已知继电器线圈的电阻为25.0Ω.该同学讲电阻箱的阻值调为75.0Ω,则该温控器的温度控制范围在   之间;若要提高控制的温度,则需要将电阻箱的阻值   (选填“调大”或“调小”) (3)正确设计电路后闭合K,发现电炉丝发热,Rt温度一直升高但继电器并不吸合。将多用电表选择开关旋至直流电压“×10V”档,将表笔分别接到图1中1、2、3、4各点进行故障排查,现象如下表,则可知    表笔位置 1、2 3、2 3、4 4、1 电表示数 3.60V 3.60V 0 0 A.开关K断路 B.电阻箱断路 C.热敏电阻Rt短路 D.电磁继电器线圈短路 2.(2019山东济南三模)(9分)摄影中常用测光表来测定光的强度以便确定合适的曝光时间。光的强弱可以用照度来计量,光越强照度越大,照度单位为lx。光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件,如图甲所示为某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值变化情况。 某同学按照图乙所示的电路图连成电路,测出在不同照度值下对应的电流值,将照度值标在电流表对应的刻线上,就将电流表改装成一个简易的测光表。现有的器材及规格如下: 光敏电阻Rp 电流表μA(量程0~500μA,内阻等于500 Ω); 两节干电池E(每节的电动势1.5V,内阻内阻约0.5Ω); 定值电阻R1(阻值等于5500Ω); 定值电阻R2(阻值等于4500Ω); 开关K; (1)根据所给的表格数据可知光敏电阻Rp的阻值随光的照度增大而__________(选填“增大”或“减小”)。 (2)此简易测光表上较小的照度值应该对应_________(选填“较大”或“较小”)的电流值。 (3)若此简易测光表测量量程的最大照度值为1200lx,电路中串联的保护电阻R应该选择____________(选填“R1”或“R2”)。 (4)随着干电池使用时间变长,干电池的内阻会变很大。若不及时更换干电池,会导致测得的光的照度值比真实值____________(选填“大”或“小”)。 3.(2018福建质检)某同学要把电压表改装成可直接测量压力的仪表,设计的电路如图(a)所示。实验器材如下:待改装电压表(量程0 ~ 3 V,可视为理想电压表),定值电阻R0,压敏电阻Rx,电源(4 V,内阻不计),开关S,导线。选用的压敏电阻阻值Rx随压力F变化的规律如图(b)。 (1)实验中随着压力F的增大,电压表的示数__________。(填“变大”“不变”或“变小”) (2)为使改装后仪表的量程为0 ~ 160 N,且压力160 N对应电压表3 V刻度,则定值电阻阻值R0 =__________Ω,压力0 N对应电压表__________V刻度。 (3)他发现这样改装后的仪表压力刻度分布不均匀,想进一步把(2)中的压力刻度改成均匀分布,应选用另一压敏电阻,其阻值Rx随压力F变化的关系式为__________。 4.(2018·郑州模拟)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,光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示: 光强E/cd 1 2 3 4 5 电阻值/Ω 18 9 6 3.6 [“光强”表示光强弱程度的物理量,符号为E,单位坎德拉(cd)] (1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的大小为________Ω。 (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)。 【1年仿真原创】 1.某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表,他所选用的器材有: 灵敏电流表(待改装),学生电源(电动势为E,内阻不计),滑动变阻器,单刀双掷开关,导线若干,导热性能良好的防水材料,标准温度计,PTC热敏电阻Rt(PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rt=a+kt,a>0,k>0)。 设计电路图如图所示,并按如下步骤进行操作。 (1)按电路图连接好实验器材。 (2)将滑动变阻器滑片P滑到 ________(填“a”或“b)端,单刀双掷开关S掷于________(填“c”或“d”)端,调节滑片P使电流表________,并在以后的操作中保持滑片P位置不动,设此时电路总电阻为R,断开电路。 (3)容器中倒入适量开水,观察标准温度计,每当标准温度计示数下降5 ℃,就将开关S置于d端,并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I,然后断开开关。请根据温度表的设计原理和电路图,写出电流与温度的关系式I=________(用题目中给定的符号表示)。 (4)根据对应温度记录的电流表示数,重新刻制电流表的表盘,改装成温度表。根据改装原理,此温度表表盘刻度线的特点是:低温刻度在________(填“左”或“右”)侧,刻度线分布是否均匀?________(填“是”或“否”)。
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