2019版高考物理一輪復習 實驗十一 傳感器的簡單使用學案.doc

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實驗十一：傳感器的簡單使用 一、單項選擇題 1．美國科學家Willard S．Boyle與George E．Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學獎．CCD是將光學量轉(zhuǎn)變成電學量的傳感器，下列器件不可作為傳感器的有(　　) A．光敏電阻 B．熱敏電阻 C．霍爾元件 D．干電池 2．唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器．其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺铝姓f法正確的是(　　) A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應工作的 B．該傳感器是根據(jù)電磁感應原理工作的 C．膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變 D．膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應電動勢 3．半導體電阻的大小隨溫度的變化會發(fā)生明顯的改變，用半導體材料制成的電阻叫熱敏電阻．熱敏電阻可以用來監(jiān)控汽車元件溫度的變化，圖KS111甲所示是熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律圖，現(xiàn)將該電阻與阻值為50 Ω的電阻R0組成如圖乙所示的電路，電源電壓為12 V，當電流表的示數(shù)為0.2 A時，熱敏電阻的溫度為(　　) 甲　 乙 圖KS111 A．10 ℃ B．30 ℃ C．60 ℃ D．90 ℃ 4．利用金屬導體的電阻隨溫度的變化而變化的特點可以制成電阻溫度計．圖KS112甲所示為某種金屬導體的電阻R隨溫度t變化的圖線(直線)．如果用這種金屬導體做成測溫探頭，再將它連入如圖乙所示的電路中，隨著測溫探頭處待測溫度的變化，電流表示數(shù)也會發(fā)生變化．則在t1～t2溫度范圍內(nèi)(　　) 甲 　　乙 圖KS112 A．待測溫度越高，電流表的示數(shù)越大 B．待測溫度越高，電流表的示數(shù)越小 C．待測溫度升高，電流表的示數(shù)均勻增大 D．待測溫度升高，電流表的示數(shù)均勻減小 5．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KS113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(　　) 圖KS113 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 二、多項選擇題 6．圖KS114所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，圖中虛線表示激光，圓柱體表示隨傳送帶運動的貨物，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數(shù)器的基本工作原理是(　　) 圖KS114 A．當光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 B．當光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓 C．信號處理系統(tǒng)每獲一次低電壓就計數(shù)一次 D．信號處理系統(tǒng)每獲一次高電壓就計數(shù)一次 7．傳感器是把非電學量轉(zhuǎn)換成電學量的一種元件．如圖KS115所示，圖乙、圖丙是兩種常見的電容式傳感器，現(xiàn)將圖乙、圖丙兩種傳感器分別接到圖甲的電路中進行實驗(電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏)，下列實驗現(xiàn)象中正確的是(　　) 甲 　乙 丙 圖KS115 A．當乙傳感器接入電路實驗時，若F變小，則電流表指針向右偏轉(zhuǎn) B．當乙傳感器接入電路實驗時，若F變大，則電流表指針向右偏轉(zhuǎn) C．當丙傳感器接入電路實驗時，若導電溶液深度h變大，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn) D．當丙傳感器接入電路實驗時，若導電溶液深度h變小，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn) 8．工業(yè)生產(chǎn)中需要物料配比的地方常用“吊斗式”電子秤，圖KS116甲所示的是“吊斗式”電子秤的結(jié)構(gòu)圖，其中實現(xiàn)稱質(zhì)量的關(guān)鍵性元件是拉力傳感器．拉力傳感器的內(nèi)部電路如圖丙所示，R1、R2、R3是定值電阻，R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R0是對拉力敏感的應變片電阻，其電阻值隨拉力變化的圖象如圖乙所示，已知料斗重1103 N，沒裝料時Uba＝0，g取10 m/s2.下列說法正確的是(　　) 甲 乙 丙 圖KS116 A．R3阻值為40 kΩ B．裝料時，R0的阻值逐漸變大，Uba的值逐漸變小 C．拉力變大，應變片電阻阻值也變大，Uba傳感器的示數(shù)也變大 D．應變片的作用是把物體形變這個力學量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學量 三、非選擇題 9．(2017年河南大聯(lián)考)圖KS117甲所示是一種常用的力傳感器，它是利用金屬電阻應變片將力的大小轉(zhuǎn)換為電阻大小變化的傳感器．常用的力傳感器由金屬梁和應變片組成，且力F越大，應變片彎曲程度越大，應變片的電阻變化就越大，輸出的電壓差ΔU＝|U1－U2|也就越大．已知傳感器不受壓力時的電阻約為19 Ω，為了準確地測量該阻值，設計了以下實驗，實驗原理圖如圖乙所示． 甲 乙　 丙 圖KS117 實驗室提供以下器材： A．定值電阻R0(R0＝5 Ω) B．滑動變阻器(最大阻值為2 Ω，額定功率為50 W) C．電流表(0.6 A，內(nèi)阻r1＝1 Ω) D．電流表(0.6 A，內(nèi)阻r2約為5 Ω) E．直流電源E1(電動勢3 V，內(nèi)阻約為1 Ω) F．直流電源E2(電動勢6 V，內(nèi)阻約為2 Ω) G．開關(guān)S及導線若干 (1)當金屬梁沒有受到壓力時，兩應變片的電阻相等，通過兩應變片的電流相等，則輸出的電壓差ΔU________(填“大于零”“小于零”或“等于零”)． (2)圖乙中①②為電流表，其中電流表①選______(填“”或“”)，電源選______(填“E1”或“E2”)． (3)在供電電路中滑動變阻器有兩種連接方式：一種是限流式，另一種是分壓式，本實驗應選擇的方式為____________． (4)在圖丙中，將原電路B、C間導線斷開，并將滑動變阻器與原設計的電路A、B、C端的一些端點連接，調(diào)節(jié)滑動變阻器，測量多組數(shù)據(jù)，從而使實驗結(jié)果更準確，請在圖丙中正確連接電路． (5)結(jié)合上述實驗步驟可以得出電阻的表達式為__________(兩電流表的電流分別用I1、I2表示)． 10．圖KS118所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感)的IU關(guān)系曲線圖． 圖KS118 (1)為了通過測量得到如圖所示IU關(guān)系的完整曲線，在圖KS119所示的甲和乙兩個電路中應選擇的是圖________；簡要說明理由：_________________________________.(電源電動勢為9 V，內(nèi)阻不計，滑動變阻器的阻值為0～100 Ω) 　 圖KS119 (2)圖丙電路中，電源電壓恒為9 V，電流表示數(shù)為70 mA，定值電阻R1＝250 Ω，由熱敏電阻的IU關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為________V；電阻R2的阻值為________Ω. (3)舉出一個可以應用熱敏電阻的例子：_____________________________________. 11．圖KS1110所示裝置可以用來測量硬彈簧(即勁度系數(shù)較大的彈簧)的勁度系數(shù)k.電源的電動勢為E，內(nèi)阻可忽略不計，滑動變阻器全長為l，重力加速度為g，為理想電壓表．當木板上沒有放重物時，滑動變阻器的觸頭位于圖中a點，此時電壓表示數(shù)為零．在木板上放置質(zhì)量為m的重物，滑動變阻器的觸頭隨木板一起下移，由電壓表的示數(shù)U及其他給定條件，可計算出彈簧的勁度系數(shù)k. 圖KS1110 (1)寫出m、U與k之間所滿足的關(guān)系式：________________________________. (2)已知E＝ 1.50 V，l＝ 12.0 cm，g＝9.80 m/s2.測量結(jié)果如下表： m/kg 1.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 U/V 0.108 0.154 0.290 0.446 0.608 0.740 圖KS1111 ①在圖KS1111中給出的坐標紙上利用表中數(shù)據(jù)描出mU直線． ②mU直線的斜率為________kg/V. ③彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m.(計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 12．傳感器擔負著信息的采集任務，在自動控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(通常是電學量)．例如熱敏傳感器，主要是應用了半導體材料制成的熱敏電阻，熱敏電阻隨溫度變化的圖線如圖KS1112甲所示，圖乙是由熱敏電阻Rt作為傳感器制作的簡單自動報警器線路圖． 圖KS1112 (1)為了使溫度過高時報警器鈴響，c應接在______(填“a”或“b”)． (2)若使啟動報警的溫度提高些，應將滑動變阻器滑片P向______(填“左”或“右”)移動． (3)如果在調(diào)試報警器達最低報警溫度時，無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P都不能使報警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài)，則造成工作電路實際不能工作的原因可能是：______________________________________________.