2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十一章 交變電流 傳感器 6 實(shí)驗(yàn)十二 傳感器的簡(jiǎn)單使用隨堂檢測(cè)鞏固落實(shí).doc

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實(shí)驗(yàn)十二 傳感器的簡(jiǎn)單使用 1. 酒精測(cè)試儀用于機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T是否酗酒及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)．它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)關(guān)系．如果二氧化錫半導(dǎo)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(duì)應(yīng)關(guān)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(shè)二氧化錫半導(dǎo)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(guān)系式可見(jiàn)U越大，表示C越大，但是C與U不成正比，故B項(xiàng)正確． 2．在輸液時(shí)，藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)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(shí)其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時(shí)(　　) 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(dāng)RM變大時(shí)，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(xiàng)A、B錯(cuò)誤；當(dāng)RM變小時(shí)，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(shí)，對(duì)回路的總電阻變化的影響越明顯，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 3．(2016高考北京卷) 熱敏電阻常用于溫度控制或過(guò)熱保護(hù)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(shí)導(dǎo)電能力________(選填“增強(qiáng)”或“減弱”)；相對(duì)金屬熱電阻而言，熱敏電阻對(duì)溫度變化的響應(yīng)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(shí)，阻值下降，故其導(dǎo)電能力增強(qiáng)；相對(duì)金屬熱電阻而言，熱敏電阻在溫度變化時(shí)，阻值變化明顯，故對(duì)溫度更敏感． 答案：增強(qiáng)　敏感 4．對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的．某同學(xué)將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)亩ㄖ惦娮鑂1、R2連成如圖虛線框內(nèi)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(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測(cè)量在不同溫度下RL的阻值，測(cè)量電路如圖所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大．實(shí)驗(yàn)中的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)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(wèn)題： (1)根據(jù)圖甲所示的電路，在如圖乙所示的實(shí)物圖上連線． (2)為了檢驗(yàn)RL與t之間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙上作出RL－t關(guān)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_(kāi)_____________，電壓表的讀數(shù)為_(kāi)_______．此時(shí)等效電阻RL的阻值為_(kāi)_______；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_(kāi)_______． 丙 解析：(3)因?yàn)殡娏鞅淼淖钚】潭葹? mA，故讀數(shù)時(shí)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(shí)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(jié)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(guān)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(diào)光玻璃能根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)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(nèi)阻不計(jì)，光敏電阻阻值隨光強(qiáng)變化關(guān)系如表所示： 光強(qiáng)E/cd 1 2 3 4 5 電阻值/Ω 18 9 6 3.6 [“光強(qiáng)”表示光強(qiáng)弱程度的物理量，符號(hào)為E，單位坎德拉(cd)] (1)當(dāng)光照強(qiáng)度為4坎德拉(cd)時(shí)光敏電阻Rx的大小為_(kāi)_______Ω. (2)其原理是光照增強(qiáng)，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(hào))． (3)現(xiàn)已知定值電阻R0為12 Ω，用電壓表測(cè)得光敏電阻兩端的電壓為3 V，則此時(shí)光照強(qiáng)度為多少？ 解析：(1)由表格數(shù)據(jù)可知，光敏電阻Rx與光強(qiáng)E的乘積均為18 Ωcd不變，則當(dāng)E＝4 cd時(shí)，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(qiáng)時(shí)，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(shí)，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(shí)不符合，玻璃并聯(lián)在Rx兩端時(shí)符合，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；若玻璃與電源并聯(lián)，光照變化時(shí)，玻璃兩端的電壓不變，故B、D項(xiàng)錯(cuò)誤． (3)當(dāng)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(shí)光照強(qiáng)度E′＝＝3 cd. 答案：(1)4.5　(2)C　(3)3 cd 6．(2016高考全國(guó)卷Ⅰ)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過(guò)60 ℃ 時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警．提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過(guò)的電流超過(guò)Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9 Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1 000 Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2 000 Ω)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干． 在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)．已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)20 mA時(shí)，報(bào)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(shí)阻值為650.0 Ω. (1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線． (2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________(填“R1”或“R2”)． (3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)： ①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為_(kāi)_______Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是________________________________________________________________________． ②將開(kāi)關(guān)向______(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至________________________________________________________________________． (4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開(kāi)關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用． 解析：(1)根據(jù)題述，應(yīng)該采用滑動(dòng)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(guò)報(bào)警器的工作電流超過(guò)10 mA時(shí)，報(bào)警器就會(huì)報(bào)警，可知滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為R＝＝ Ω＝1 800 Ω，因此在電路中應(yīng)選用最大阻值為2 000 Ω的滑動(dòng)變阻器R2. (3)①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為熱敏電阻在60 ℃時(shí)的阻值650.0 Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)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(dǎo)致閉合開(kāi)關(guān)后，報(bào)警器中電流大于20 mA，報(bào)警器可能損壞． ②將開(kāi)關(guān)向c端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警． 答案：(1)連線如圖所示 (2)R2　(3)①650.0　b　接通電源后，流過(guò)報(bào)警器的電流會(huì)超過(guò)20 mA，報(bào)警器可能損壞 ②c　報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警