2020年高考物理總復(fù)習(xí) 10-3 實(shí)驗(yàn) 傳感器的簡(jiǎn)單使用 新人教版選修3-2

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1、2020年高考物理總復(fù)習(xí) 10-3 實(shí)驗(yàn) 傳感器的簡(jiǎn)單使用 新人教版選修3-2 1． 如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電 壓u＝311sin 314t(V)的正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部 分為一火警報(bào)警系統(tǒng)電路圖，其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材 料制成的傳感器(該熱敏材料的電阻率隨溫度升高而減小)，電流表A2為值班室的顯示 器，顯示通過(guò)R1的電流，電壓表V2顯示加在報(bào)警器上的電壓，R3為一定值電阻．當(dāng)傳 感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是(　　) A．變壓器輸出端的交變電流的頻率為314 Hz B．V1的示數(shù)是311 V C．A1的示數(shù)不變，A2的示

2、數(shù)減小 D．V1的示數(shù)不變，V2的示數(shù)減小 解析：U1＝＝220 V，f＝50 Hz不變，A、B錯(cuò)誤；因U1、U2不變，出現(xiàn)火警時(shí)R2 變小，R總變小，I2變大，UR3變大，U2′變小，IR1變小，I1變大，故C錯(cuò)誤、D正確． 答案：D 2． 傳感器是一種采集信息的重要器件．如右圖所示是一種測(cè)定壓力的電 容式傳感器，A為固定電極，B為可動(dòng)電極，組成一個(gè)電容大小可變 的電容器．可動(dòng)電極兩端固定，當(dāng)待測(cè)壓力施加在可動(dòng)電極上時(shí)，可 動(dòng)電極發(fā)生形變，從而改變了電容器的電容．現(xiàn)將此電容式傳感器與 零刻線在中央的靈敏電流表和電源串聯(lián)，組成閉合電路，已知電流從電流表正接線柱流 入時(shí)指針向

3、右偏轉(zhuǎn)．當(dāng)待測(cè)壓力增大時(shí)(　　) A．電容器的電容將減小 B．靈敏電流表指針在正中央零刻線處 C．靈敏電流表指針向左偏轉(zhuǎn) D．靈敏電流表指針向右偏轉(zhuǎn) 解析：當(dāng)待測(cè)壓力增大時(shí)，電容器板間距離縮小，由C＝知，電容器的電容增大， A錯(cuò)；由于電容器與電源相連，故電壓U不變，由Q＝CU知，電容器的電荷量將增加， 即電容器需充電，故電流從電流表的正接線柱流入，指針將向右偏轉(zhuǎn)，B、C錯(cuò)誤，D 正確． 答案：D 3．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 度變化的特性工作的．如圖甲所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝9.0 V，內(nèi)電阻不計(jì)；G為靈敏電流計(jì)，內(nèi)阻Rg

4、保持不變；R為熱敏電阻，其電阻值與溫度的變化關(guān)系如圖乙所示．閉合開(kāi)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________℃. 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 從圖乙查得此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度t2＝120 ℃ 答案：120 4．如下圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑動(dòng)變阻器，阻值為R，長(zhǎng)度為 L，兩邊分別有P1

5、、P2兩個(gè)滑動(dòng)頭，與P1相連的金屬細(xì)桿可在被固定的豎直光滑絕緣桿 MN上保持水平狀態(tài)，金屬細(xì)桿與托盤(pán)相連．金屬細(xì)桿所受重力忽略不計(jì)，彈簧處于原 長(zhǎng)時(shí)P1剛好指向A端，若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí)，該電壓經(jīng)過(guò)放大通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后在顯 示屏上顯示出質(zhì)量的大?。阎獜椈傻膭哦认禂?shù)為k，托盤(pán)自身質(zhì)量為m0，電源的電動(dòng) 勢(shì)為E，電源的內(nèi)阻忽略不計(jì)，信號(hào)放大器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和顯示器的分流作用忽略不 計(jì)．求： (1)托盤(pán)上未放物體時(shí)在托盤(pán)的自身重力作用下P1距A端的距離x1； (2)在托盤(pán)上放有質(zhì)量為m的物體時(shí)P1距A端的距離x2； (3)在托盤(pán)上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn)，其方法是：調(diào)節(jié)P2，從

6、而使P1、P2間的電壓 為零，校準(zhǔn)零點(diǎn)后將被稱(chēng)物體放在托盤(pán)上．試推導(dǎo)出被稱(chēng)物體的質(zhì)量m與P1、P2間電 壓U的函數(shù)關(guān)系式． 解析：(1)由力的平衡知識(shí)知m0g＝kx1，x1＝. (2)放上重物重新平衡后m0g＋mg＝kx2，x2＝. (3)設(shè)電路中的電流為I，則E＝IR. 設(shè)P1、P2間的電阻為Rx，距離為x，則 U＝IRx，＝，x＝x2－x1，解得m＝U. 答案：(1)　(2)　(3)m＝U 5．為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開(kāi)關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻 來(lái)控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越 強(qiáng)照度越大，照度單

7、位為lx)．某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表： 照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)趫D(1)所示的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說(shuō)明阻值 隨照度變化的特點(diǎn)． (1) (2)如圖(2)所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開(kāi)關(guān) 自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)．請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，給1、 2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0 lx時(shí)啟動(dòng)照明 系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖．(不考慮控制開(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì) 電路的影響)

8、 （2） 提供的器材如下： 光敏電阻RP(符號(hào)，阻值見(jiàn)上表)； 直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì))； 定值電阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限選其中之一并在圖中標(biāo)出)； 開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干． 解析：(1)描繪圖象應(yīng)注意：各點(diǎn)均勻分布在圖線兩側(cè)，且圖線應(yīng)用平滑曲線，而不能成 為各點(diǎn)的連線．光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖(3)所示，電阻的阻值隨光照度 的增大而減?。? (3) (2)根據(jù)串聯(lián)電阻的正比分壓關(guān)系，E＝3 V，當(dāng)照度降低至1.0 lx

9、 時(shí)，其電壓升至2 V， 由圖線知，此時(shí)光敏電阻RP＝20 kΩ，URP＝2 V，串聯(lián)電阻分壓 UR＝1 V，由＝＝2得：R＝＝10 kΩ，故選定值電阻R1， 電路原理圖如圖(4)所示。 （4） 答案：見(jiàn)解析 6．如圖1所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的I－U關(guān)系 曲線圖． 圖1 (1) 為了通過(guò)測(cè)量得到如圖1所示I－U關(guān)系的完整曲線，在圖2所示的a和b兩個(gè)電 路中應(yīng)選擇的是圖________，簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：__________________________

10、_______ ________________________________________________________________________. (電源電動(dòng)勢(shì)為9 V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為0～100 Ω) 圖2 (2)在圖c所示的電路中，電源電壓恒為9 V，電流表讀數(shù)為70 mA，定值電阻R1＝250 Ω. 則熱敏電阻兩端的電壓為_(kāi)_______V；電阻R2的阻值為_(kāi)_______Ω. (3)舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：__________________________________________. 解析：由于圖中要求測(cè)量多組數(shù)據(jù)，所需電壓調(diào)節(jié)范圍較大，且從零開(kāi)始變化，所以應(yīng) 選用分壓電路，即圖a；根據(jù)歐姆定律可以先求出R1的電流I1＝36 mA，所以熱敏電阻 和R2電流為I2＝I－I1＝34 mA，由圖可讀出熱敏電阻在34 mA時(shí)的電壓為5.2 V，則 R2兩端電壓為3.8 V，即可求出R2＝111.8 Ω. 答案：(1)a　電壓可從0 V調(diào)到所需電壓，調(diào)節(jié)范圍較大 (2)5.2　111.8(111.6～112.0均可) (3)熱敏溫度計(jì)(提出其他實(shí)例，只要合理均可)