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基础自主梳理精典考题例析速效提升训练实验十一传感器的简单使用基础自主梳理精典考题例析速效提升训练基础自主梳理一、实验目的1.体会传感器在实际生活中的应用;2.了解常见传感器的工作特点,能够分析光控电路和温控电路的工作原理.二、实验原理传感器能够将感受到的物理量(力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量),其工作过程是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的电信号,转换后的电信号经过相应的仪器进行处理,就可以达到自动控制的目的.三、实验器材热敏电阻,光敏电阻,多用电表,铁架台,烧杯,冷水,热水,小灯泡,学生电源,继电器,滑动变阻器,开关,导线等.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练基础自主梳理四、实验步骤1.研究热敏电阻的热敏特性(1)如图所示,将热敏电阻连入电路中,多用电表的两只表笔分别与热敏电阻的两端相连,烧杯中倒入少量冷水.(2)将多用电表的选择开关置于欧姆挡,选择合适的倍率,并进行欧姆调零.(3)待温度计示数稳定后,把测得的温度、电阻值填入表中.(4)分几次向烧杯中倒入少量热水,测得几组温度、电阻值填入表中.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练基础自主梳理(5)在坐标纸上,描绘出热敏电阻的阻值R随温度t变化的Rt图线.测量次数t/℃R/Ω123456(6)结论:该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小.随着温度的降低而增大,变化不均匀(填“均匀”或“不均匀”).基础自主梳理精典考题例析速效提升训练基础自主梳理2.研究光敏电阻的光敏特性(1)按照如图所示电路将光敏电阻连入电路中,多用电表的两只表笔分别与光敏电阻的两端相连.(2)将多用电表的选择开关置于欧姆挡,选择合适的倍率,并进行欧姆调零.(3)在正常的光照下,把测得的电阻值填入表中.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练基础自主梳理(4)将手张开,放在光敏电阻的上方,上下移动手掌,观察阻值的变化,记录不同情况下的阻值,将测量结果填入表中.光照强度强中弱R/Ω(5)结论:光敏电阻的阻值被光照射时发生变化,光照增强电阻变小,光照减弱电阻变大.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练基础自主梳理3.光控开关(1)先把光敏电阻、发光二极管等电路元件按电路图接好(见原理图).(2)调节可变电阻,使发光二极管(LED)不发光,然后减小照射到光敏电阻上的光量,观察发光二极管发光的情况.(3)调节可变电阻R,探究使LED发光的规律.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练基础自主梳理4.温度报警器(1)先把热敏电阻、蜂鸣器等电路元件按电路图接好(参照光控开关的原理图).(2)调节可变电阻,使蜂鸣器不发声,然后用热水使热敏电阻的温度上升,达一定温度后就会发出警报声.(3)调节可变电阻R1的阻值,观察报警温度的变化.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练精典考题例析在如图所示的电路中,当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时,电流表示数增大,则说明()A.热敏电阻在温度越高时,电阻越大B.热敏电阻在温度越高时,电阻越小C.半导体材料温度升高时,导电性能变差D.半导体材料温度升高时,导电性能变好思维导引①电流表示数增大说明热敏电阻的阻值怎样变化?②热敏电阻的阻值变化说明了什么?与温度影响有什么关系?基础自主梳理精典考题例析速效提升训练精典考题例析答案试解:BD解析:电流表的示数增大,说明电路中的电流增大,电阻减小,所以这个热敏电阻的电阻率是随温度的升高而降低的,电阻率减小,电阻值在其他条件不变时减小,导电性能变好.感悟提升:光敏电阻和热敏电阻问题先要看电阻对哪一个物理量敏感,这个物理量变化后将会引起电阻发生怎样的变化,再看电阻的变化对电路中其他物理量的影响.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练精典考题例析1.为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强,照度越大,照度单位为lx).某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表:照度/lx0.20.40.60.81.01.2电阻/kΩ754028232018(1)根据表中数据,画出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练精典考题例析(2)如图所示,当1、2两端所加电压上升至2V时,控制开关自动启动照明系统.请利用下列器材设计一个简单电路,给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下:光敏电阻Rp(符号“”,阻值见上表);直流电源E(电动势3V,内阻不计);定值电阻:R1=10kΩ,R2=20kΩ,R3=40kΩ(限选其中之一并在图中标出);开关S及导线若干.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练精典考题例析解析:(1)用纵坐标表示光敏电阻的阻值,用横坐标表示照度,建立直角坐标系,选每两小格的长表示照度0.2lx,两小格的长表示电阻10kΩ,根据图表中的数据在坐标系中描出各个位置,然后用平滑曲线连接这些位置,得到的图象如答案图a所示.根据画出的图象可知,图线不是直线,表明光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小.(2)问中“要求1、2两端所加电压上升至2V时,控制开关自动启动照明系统”,且“照度降低至1.0(lx)时启动照明系统”,根据题图表知此时光敏电阻阻值是20kΩ,即光敏电阻是20kΩ时其两端电压应是2V,而光敏电源没内阻,总电动势3V,剩余的1V应加在定值电阻上,故根据串联电压与电阻成正比的关系知,定值电阻要选10kΩ的R1.画出的电路图见答案图b.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练精典考题例析答案:(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图a所示.特点:光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小.(2)电路原理图见图b.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练精典考题例析2.电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象.按图甲连接电路，提供8V直流电源，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S掷向2，电容器放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I-t曲线，如图乙所示.(1)图中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，它的面积表示的物理意义是；(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是C；(3)根据以上数据估算，电容器的电容是F.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练解析：(1)因为q＝It，所以I-t图象下的“面积”表示电荷量q.(2)图象与坐标轴所围的“面积”有70个格(69～71个格)，所以电荷量为70×0.2×0.4×10-3C＝5.60×10-3C(5.52×10-3～5.68×10-3C都算正确).(3)电容器充电的电压等于电源电动势E＝8V，由C＝EQ得C＝7.00×10-4F(6.90×10-4～7.10×10-4F都算正确).答案：(1)电容器0.1s内放电的电荷量(2)5.60×10-3(5.52×10-3～5.68×10-3)(3)7.00×10-4(6.90×10-4～7.10×10-4)基础自主梳理精典考题例析速效提升训练精典考题例析传感器是把非电学量(加速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件,在自动控制中有着广泛的应用.有一种测量人的体重的电子秤,其测量部分的原理图如图中的虚线框所示.它主要由压力传感器R(阻值随压力大小发生变化)和显示体重大小的仪表A(理想电流表)组成.压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa,传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示,踏板和压杆的质量可忽略.接通电源后,压力传感器两端的电压恒为4.8V.取g=10m/s2.请回答:压力(F/N)0250500750100012501500…电阻(R/Ω)300270240210180150120…(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘A处.(2)如果某人站在该秤踏板上,电流表刻度盘的示数为20mA,这个人的体重是kg.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练精典考题例析思维导引①该传感器属于什么传感器?②该类型的传感器是怎样工作的?③体重和示数的关系用公式如何表达?解析:(1)由图表知,踏板空载时,压力传感器电阻R=300Ω,此时A中电流I=𝑈𝑅=4.8300A=1.6×10-2A.(2)当电流I=20mA时,压力传感器的电阻R=𝑈𝐼=240Ω,由表格数据知,人的体重为50kg.答案:(1)1.6×10-2(2)50感悟提升:传感器在现代生活中无处不在,可以通过传感器考查多方面的物理知识,本题就是以力学传感器作为载体考查力与电学量之间的关系.基础自主梳理精典考题例析速效提升训练精典考题例析3.一台臭氧发生器P的电阻为10kΩ，当供电电压等于24V时能正常工作，否则不产生臭氧.现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧，在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻R1对它进行控制，R1的阻值在有光照时为100Ω、黑暗时为1000Ω、允许通过的最大电流为3mA；电源E的电压为36V、内阻不计；另有一个滑动变阻器R2，阻值为0～100Ω、允许通过的最大电流为0.4A；一个开关S和导线若干.臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示.设计一个满足上述要求的电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在方框内).解析：为了能控制臭氧发生器，应该使用滑动变阻器的分压式连接，有光照时P能正常工作，无光照时P不工作.电路图如图所示：答案：见解析图基础自主梳理精典考题例析速效提升训练精典考题例析4.(密码改编)如图所示是某同学自制的电子秤的原理图,该电子秤是利用电压表(理想电压表)的示数来指示物体的质量.托盘中没有放物体时,电压表的示数为零.设变阻器的总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻为R0,弹簧的劲度系数为k,若不计一切摩擦和其他阻力,试推导出电压表示数Ux与待测物体质量m之间的关系表达式.解析:由胡克定律可知,mg=kx,R连入电路中的有效电阻Rx=𝑅𝐿·x=𝑚𝑔𝑅𝑘𝐿.根据闭合电路欧姆定律可得:I=𝐸𝑅0+r+R,所以Ux=IRx=𝐸𝑅𝑔𝑚(𝑅0+r+R)Lk.答案:Ux=𝐸𝑅𝑔𝑚(𝑅0+r+R)Lk基础自主梳理精典考题例析速效提升训练速效提升训练1.用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下列所述与其工作原理相同的是（）A.走廊照明灯的声控开关B.火灾报警器C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：声控开关是声传感器，火灾报警器是光传感器，自动洗衣机中的压力传感装置是力传感器，电饭煲中控制加热和保温的温控器是热传感器，B正确.答案：B基础自主梳理精典考题例析速效提升训练速效提升训练2.街旁的路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制.这是利用半导体的()A.压敏特性B.光敏特性C.热敏特性D.三种特性都利用解析:街旁的路灯和江海里的航标,都是利用了半导体的光敏特性,夜晚电阻大,白天电阻小,控制电路的通断.B项正确.答案:B基础自主梳理精典考题例析速效提升训练速效提升训练3.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，下列说法中错误的是（）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