2021届高考物理必考实验十二：传感器的简单使用【含答案】

传感器的简单使用典型例题热点一热敏电阻的实际应用【典例1】某实验小组利用如图甲所示的电路探究在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R T,其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω;电源E(6 V,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,先按图甲连接好电路,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 ℃。

实验得到的R2-t数据如表。

t/℃25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0回答下列问题:(1)在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到__________ (填“a”或“b”)端。

(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并作出R2-t曲线。

(3)由图乙可得到R T在25 ～80 ℃范围内的温度特性。

当t=44.0 ℃时,可得R T=__________Ω。

(4)将R T握于手心,手心温度下R2的相应读数如图丙所示,该读数为__________Ω,则手心温度为__________℃。

【解析】(1)为了保护测量电路,在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到b端。

(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,作出R2-t曲线如图所示:(3)由作出的R2-t曲线可知,当t=44.0 ℃时,可得R T=450 Ω。

2022届高考物理一轮复习学案：实验十二传感器的简单使用实验溯本求源一、研究热敏电阻的热敏特性二、研究光敏电阻的光敏特性●注意事项1．在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．2．光敏实验中，如果效果不明显，可将电阻部分电路放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变射到光敏电阻上的光的多少．3．欧姆表每次换挡后都要重新欧姆调零．●误差分析1．温度计读数带来误差．2．多用电表读数带来误差．3．热敏电阻与水温不同带来误差．4．作R­t图象时的不规范易造成误差．实验热点探究热点一教材原型实验师生共研题型1|器材选择与实验操作过程例1 如图甲所示为热敏电阻的R­t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为200 Ω.当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电电池的电动势E＝8 V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热电源．(1)图甲说明热敏电阻的阻值随着温度的升高________(选填“增大”“减小”或“不变”)．(2)应该把恒温箱内加热器接________(选填“AB”或“CD”)端．(3)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃，滑动变阻器R1接入电路的电阻值为________ Ω.题型2|光敏电阻传感器例2 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R x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：(1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻R x的大小为________Ω.(2)其原理是光照增强，光敏电阻R x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)．练1 [2020·和平区模拟]热电传感器利用了热敏电阻对温度变化响应很敏感的特性．某学习小组的同学探究某种类型的热敏电阻的阻值如何随温度变化，从室温升到80 ℃时，所提供的热敏电阻R t的阻值变化范围可能是由5 Ω变到1 Ω或由5 Ω变到45 Ω.除热敏电阻外，可供选用的器材如下：温度计，测温范围－10～100 ℃；电流表A1：量程3A，内阻r A＝0.1 Ω；电流表A2：量程0.6 A，内阻约为0.2 Ω；电压表V1：量程6 V，内阻r V＝1.5 kΩ；电压表V2：量程3 V，内阻约为1 kΩ；标准电阻：阻值R1＝100 Ω；滑动变阻器R2：阻值范围0～5 Ω；电源E，电动势3 V，内阻不计；开关及导线若干．(1)甲同学利用如图所示的电路测量室温下热敏电阻的阻值．要使测量效果最好，应选下列________组器材．A．A1和V1B．A2和V2C．A1和V2(2)在测量过程中，随着倒入烧杯中的开水增多，热敏电阻的温度升高到80 ℃时，甲同学发现电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器R2的阻值的变化而改变(电路保持安全完好)，这说明该热敏电阻的阻值随温度升高而________(选填“增大”或“减小”)．(3)学习小组的同学根据甲同学的实验，建议他在测量较高温度下热敏电阻的阻值时重新设计电路，更换器材．请你在如图所示的虚线框内完成测量温度80 ℃时热敏电阻阻值的实验电路图．热点二实验拓展创新例3 某实验小组利用传感器来探究弹力与弹簧伸长的关系．如图甲所示，先将轻弹簧上端通过力传感器固定在水平的长木板A上，下端自由下垂，将距离传感器轻轻靠近轻弹簧下端，当力传感器示数为零时，距离传感器的示数为x0；然后再将轻弹簧下端与距离传感器固定，下面连接轻质木板B，距离传感器可以测量出其到力传感器的距离x，木板B下面用轻细绳挂住一小桶C.(1)逐渐往小桶C内添加细沙，记录相应的力传感器的示数F和距离传感器的示数x，作出F­x图象如图乙所示．由图及相关信息可知，弹簧的劲度系数k＝______ N/m，弹簧原长L0＝________ cm.(2)将该弹簧应用到电子秤上，如图丙所示(两根弹簧)．闭合开关S，称不同物体的质量时，滑片P上下滑动，通过电子显示器得到示数．弹簧处于自然伸长状态时，滑片P位于R(a、b均为的最上端，通过验证可知，电子显示器的示数I与物体质量m的关系为m＝ak－bkI常数，k为轻弹簧的劲度系数)，则滑动变阻器R的长度L＝________，电源电动势E＝________.(保护电阻和滑动变阻器最大阻值均为R0，电源内阻不计，已知当地重力加速度为g)练2 [2020·河南洛阳联考] (多选)指纹传感器为在一块半导体基板上阵列了10万金属颗粒，每一颗粒充当电容器的一极，外表面绝缘，手指在其上构成电容器的另外一极，当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹深浅不同，对应的峪(本义：山谷)和嵴(本义：山脊)与半导体基板上的金属颗粒间形成一个个电容值不同的电容器，若金属颗粒与手指间组成的每个电容器电压保持不变，则( )A．指纹的嵴处与半导体上对应的金属颗粒距离近，电容小B．指纹的峪处与半导体上对应的金属颗粒距离远，电容小C．在手指挤压绝缘表面时，电容电极间的距离减小，金属颗粒电极电荷量增加D．在手指挤压绝缘表面时，电容电极间的距离减小，金属颗粒电极电荷量减少练3 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甲所示，继电器与热敏电阻R t、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20 Ω，热敏电阻的阻值R t与温度t的关系如下表所示．(1))、滑动变阻器R1(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～500 Ω)、热敏电阻R t、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 ℃之间任一温度的控制，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”)．图乙(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，则应将如图乙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．在图乙中，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，下列操作步骤的正确顺序是________．(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108.1 Ω实验十二传感器的简单使用实验热点探究例1 解析：(1)由图甲可知热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小；(2)当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以应该把恒温箱内的加热器接在AB端．(3)当温度达到100 ℃时，加热电路就要断开，此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达20 mA ＝0.02 A ，根据闭合电路欧姆定律可得：I ＝ER+R ′+R 0，即：0.02 A ＝8 V 200 Ω+50 Ω+R ′，解得：R ′＝150 Ω.答案：(1)减小 (2)AB (3)150例2 解析：(1)由表格数据可知，光敏电阻R x 与光强E 的乘积均为1.8 Ω·cd 不变，则当E ＝4 cd 时，光敏电阻的阻值：R x ＝18 Ω·cd 4cd＝4.5 Ω.(2)由题意可知，光敏电阻R x 与定值电阻R 0串联连接，光照增强时．光敏电阻R x 阻值减小，电路中的总电阻减小，由I ＝U R可知，电路中的电流增大，由U ＝IR 可知，R 0两端的电压增大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R x 两端的电压减小，反之，光照减弱时，光敏电阻R x 阻值增大，R 0两端的电压减小．R x 两端的电压增大，则玻璃并联在R 0两端时不符合，玻璃并联在R x 两端时符合，故A 项错误，C 项正确；若玻璃与电源并联，光照变化时，玻璃两端的电压不变，故B 、D 项错误．答案：(1)4.5 (2)C练 1 解析：(1)因电路中热敏电阻两端的电压不大于 3 V ，所以电压表选用量程为 3 V 的V 2，电路电流不大于0.6 A ，电流表选用量程为0.6 A 的A 2，则应选用B 组电表；(2)温度升高到80 ℃时，电流表、电压表的示数几乎都不随滑动变阻器R 2的阻值的变化而改变，是由于热敏电阻的阻值远大于滑动变阻器的电阻，所以该热敏电阻的阻值随温度升高而增大；(3)因温度较高时热敏电阻的阻值较大，控制电路应改为分压接法，如图所示． 答案：(1)B (2)增大 (3)见解析图例3 解析：(1)由弹簧的弹力与其形变量的关系可得：F ＝k (L －L 0)，由表达式结合图象可知图象斜率表示弹簧的劲度系数，而横截距表示弹簧的原长， 故弹簧的劲度系数k ＝ΔFΔx ＝160.16 N/m ＝100 N/m ； 弹簧原长L 0＝4 cm ；(2)当所称的物体质量为零时，有：ak ＝bkI ，此时由电路结构可得：E ＝2IR 0， 联立解得电源电动势：E ＝2bR 0a；当所称的物体质量最大时，弹簧被压缩L ， 此时有：I ′＝ER 0，mg ＝2kL ，联立解得：L ＝14ag . 答案：(1)100 4 (2)14ag2bR 0a练2 解析：本题考查指纹传感器及其相关知识点，指纹的嵴处与半导体基板上对应的金属颗粒距离近，根据电容的决定式C ＝εrS4πkd 得知，电容大，A 错误；指纹的峪处与半导体基板上对应的金属颗粒距离远，根据电容的决定式C ＝εr S4πkd 得知，电容小，B 正确；在手指挤压绝缘表面时，手指与对应的金属颗粒距离减小，电容增大，而电压一定，则由Q ＝CU 可知，各金属颗粒电极电荷量增加，C 正确，D 错误．答案：BC练3 解析：本题考查器材选择，故障检测，实验操作．(1)因通过继电器的电流超过15 mA 时加热器停止加热，为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制，要求电路在30～80 ℃之间的任一温度下的电流能通过调节达到15 mA.当控制到30 ℃时，电路的最小阻值为R min ＝199.5 Ω＋20 Ω＝219.5 Ω，要使电流达到15 mA ，则所需电源电动势至少为E min ＝IR min ＝3.29 V ，故电源只能选用电动势为6 V 的E 2.为使温度控制在80 ℃，则在6 V 电源下电路中的电流能达到15 mA ，故此时滑动变阻器接入电路中的阻值为R ＝E2I －(R 1＋R 继)＝60.015 Ω－49.1 Ω－20 Ω＝330.9 Ω，故滑动变阻器应选用R 2.(2)由于是用多用电表测直流电压，且电源电动势为6 V ，故应选择直流电压10 V 挡． (3)若只有b 、c 间断路，电路中无电流，a 、b 间电压为0，a 、c 间电压等于电源电压，故表笔接入a 、b 时指针不偏转，接入a 、c 时指针偏转，且示数等于电源电动势．(4)欲使衔铁在50 ℃时被吸合，则要求温度达到50 ℃时电路中电流达到15 mA ，而此时热敏电阻的阻值为108.1 Ω.为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值，先将电阻箱调到108.1 Ω并替代热敏电阻接入电路，调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合，然后再保持滑动变阻器滑片位置不动，将热敏电阻再替换回电阻箱即可，故合理的顺序应为⑤④②③①.答案：(1)E 2 R 2 (2)C (3)不偏转 偏转 (4)⑤④②③①。

考点3 实验:传感器的简单使用1.[2020吉林辽源检测,5分](1)某同学用如图所示的电路测量一个电容器的电容,图中R为20 kΩ的电阻,电源电动势为6.0 V,内阻可不计.①实验时先将开关S接1,经过一段时间后,当电流表示数为μA时表示电容器极板间电压最大.②将开关S接2,将传感器连接在计算机上,经处理后画出电容器放电的i-t图象,如图乙所示.由图象可知,图象与两坐标轴所围的面积表示电容器放出的电荷量.试根据i-t图象,求该电容器所放出的电荷量Q=C;该电容器的电容C=μF.(计算结果保留2位有效数字)(2)如图丙是某金属材料制成的电阻阻值R随摄氏温度t变化的图象,图中R0表示0 ℃时的电阻,k表示图线的斜率.若用该电阻与电池(电动势E、内阻r),电流表A(内阻R g),滑动变阻器R'串联起来,连接成如图丁所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度值改为相应的温度刻度值,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”.使用“金属电阻温度计”前,先要把电流表(“0”刻度线在刻度盘左侧)的刻度值改为相应的温度刻度值,若温度t1<t2,则t1的刻度应在t2的侧(填“左”或“右”);在标识“金属电阻温度计”的温度刻度值时,需要弄清所测温度和电流的对应关系.请利用E、R0、R g、R'(滑动变阻器的有效阻值)、r、k等物理量表示所测温度t与电流I 的关系式t=.2.[2019广东广州毕业班综合测试,9分]用如图(a)所示的电路测量铂热敏电阻的阻值与温度的关系.(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至端(填“A”或“B”).(2)实验测得不同温度下的阻值,并绘出如图(b)所示的R t-t关系图线,根据图线写出该热敏电阻的R t-t关系式R t=(Ω).(3)铂热敏电阻对温度变化的感应很灵敏,可以制成电阻温度计.请利用开关、导线、铂热敏电阻、图(a)中某一电表和图(c)所示的恒流源(调节旋钮时可以选择不同的输出电流,且输出电流不随外部条件的变化而变化),设计一个简易电阻温度计并在图(d)的虚线框内画出电路原理图.(4)结合图(b)的关系图线,选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电表达到满偏时,电阻温度计所测温度为℃.如果要提高该温度计所能测量的最高温度值,请提出一种可行的方法:.3.[2019河南郑州第二次质量预测,10分]物理小组找到一根拉力敏感电阻丝,其阻值随拉力F变化的图象如图甲所示,小组按图乙所示电路制作了一个简易“吊秤”.电路中电源电动势E=3 V,内阻r=1 Ω;灵敏毫安表量程为10 mA,内阻R g=5 Ω;R1是可变电阻,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两接线柱上.通过光滑绝缘环可将重物吊起,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R1使毫安表指针满偏;步骤b.滑环下吊上已知重力的重物,测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ;步骤c.保持可变电阻R1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.将毫安表刻度盘改装为重力刻度盘.(1)试写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式F=.(2)设R-F图象斜率为k,试写出毫安表示数I与待测重物重力G关系的表达式,I=(用E、r、R1、R g、R0、k、θ表示).(3)若R-F图象中R0=100 Ω,k=0.5 Ω/N,测得θ=60°,毫安表指针半偏,则待测重物重力G= N.(4)关于改装后的重力刻度盘,下列说法正确的是.A.重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线均匀B.重力零刻度线在毫安表零刻度处,刻度线均匀C.重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线不均匀D.重力零刻度线在毫安表零刻度处,刻度线不均匀(5)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”).考点3 实验:传感器的简单使用1.(1)①0(1分) ②8.8×10-10(8.2×10-10~9.4×10-10均可)(1分) 1.5×10-4(1.4×10-4~1.6×10-4均可)(1分)(2)右(1分) 1k [E I -(R g +R'+r+R 0)](1分) 解析:(1)①电容器串联在电路中,电容器充电完毕后,电路断路,故电路中电流为0时表示电容器极板间电压最大.②图线与两坐标轴所围成的面积就是电容器放出的电荷量Q ,数格子,满半格的算1格,不足半格的不计数,共88(82~94均可)格;每一小格表示电荷量为ΔI Δt=20×10-6 A ×0.5×10-6 s =10-11 C,故Q=8.8×10-10 C(8.2×10-10~9.4×10-10 C 均可),则电容C=Q U =8.8×10-106.0 F =1.5×10-4 μF(由于数的格数有误差,结果为1.4×10-4~1.6×10-4 μF 均可).(2)温度t 1<t 2,电阻R 1<R 2,电流I 1>I 2,故t 1的刻度应在t 2的右侧;根据闭合电路欧姆定律,有E=Ir+IR+IR g +IR',根据金属电阻与温度的关系图象,得到R=R 0+kt ,联立得到t=1k [E I -(R g +R'+r+R 0)].2.(1)B (1分) (2)50+t (2分) (3)如图所示(2分)(4)50(2分) 将恒流源的输出电流调小(其他方法合理也给分,2分) 解析:(1)由于实验电路采用滑动变阻器的限流接法,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至接入电路中阻值最大处,即滑动变阻器的滑片应移至B 端.(2)根据R t -t 关系图线,可知其在纵轴上的截距为50 Ω,图线的斜率大小为1 Ω/℃,则该热敏电阻的R t -t 关系式为R t =50+t (Ω).(3)由于铂热敏电阻的阻值与温度的关系为线性关系,而电源为恒流源,根据欧姆定律U=IR ,可知应选择电压表并联在铂热敏电阻两端.(4)选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电压表达到满偏时电阻两端电压为15 V ,由欧姆定律U=IR ,可得铂热敏电阻的阻值为100 Ω,结合图(b)可知对应的温度为50 ℃.要提高该温度计所能测量的最高温度值,对应的铂热敏电阻的阻值需要提高,电压表的最大量程已确定,由欧姆定律U=IR 可知,可以将恒流源的输出电流调小.3.(1)G2cosθ(2分) (2)E r+R g +R 1+R 0+k G2cosθ(2分)(3)600(2分) (4)C(2分) (5)不变(2分)解析:(1)敏感电阻丝上的拉力为F ,受力分析可得2F cos θ=G ,解得F=G 2cosθ .(2)由图甲可知,敏感电阻丝电阻R=R 0+kF=R 0+k G 2cosθ,对图乙所示电路,由闭合电路欧姆定律,可得I=E r+R g +R 1+R =E r+R g +R 1+R 0+k G 2cosθ .(3)不悬挂重物时,毫安表指针满偏,为10 mA,即0.01 A =E r+R g +R 1+R 0;若毫安表半偏,为5 mA ,0.005 A =E r+R g +R 1+R ,联立解得R=400 Ω,由R=R 0+kF 解得F=600 N,由F=G2cosθ解得G=600 N.(4)由I=Er+R g+R1+R0+kG2cosθ可知,重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线不均匀,选项C正确.(5)若电源电动势不变,内阻增大,其他条件不变,用这台简易“吊秤”称重前,已经调节可变电阻使毫安表满偏,相当于减小了可变电阻R1的阻值,则测量结果不变.。

试验：传感器的简洁应用一、选择题1．关于传感器的下列说法正确的是()A．全部传感器的材料都是由半导体材料做成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化传递信号的D．以上说法都不正确[答案]B[解析]半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，所以A错，B正确，传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量，所以C错。

2．在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是由于()A．转变湿度B．转变温度C．转变磁场D．转变电容[答案]D[解析]依据自动干手机工作的特征，手靠近电热器工作，手撤离电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容。

手靠近时相当于连接一个电容，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近转变了电容，用湿度和温度驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于湿度、温度的变化而工作就成了室内烘干机。

3．在街旁的路灯，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，实现了自动把握，这是利用半导体的() A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用[答案]B[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性，夜晚电阻大，白天电阻小，把握了电路的通断。

4．如图所示的电路中，R1是定值电阻，R2是光敏电阻，电的内阻不能忽视。

闭合开关S，当光敏电阻上的光照强度减小时，下列说法中正确的是() A．通过R2的电流减小B．电的路端电压减小C．电容器C所带的电荷量增加D．电的效率增大[答案]ACD[解析]当光敏电阻上的光照强度减小时，光敏电阻阻值增大，通过R2的电流减小，电的路端电压增大，电的效率增大，电容器C两端电压增大，电容器C 所带的电荷量增大，选项ACD正确，B错误。

考点集训(四十五) 第3节实验：传感器的简单应用1．下列情况中，应用了温度传感器的是( )A．商场里的自动玻璃门B．夜间自动打开的路灯C．夜间有声音时就亮的楼梯灯D．自动恒温冰箱[解析] 商场里的自动玻璃门是应用了红外线传感器，A错误；夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，B错误；夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器，C错误；自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确．[答案] D2．如图甲所示为一种电容式位移传感器的原理图，当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．已知电容器的电容与电介质板进入电容器的长度x 之间的关系如图乙所示，其中C0为电介质没有插入电容器时的电容．为判断被测物体是否发生微小移动，将该电容式位移传感器与电源、电流表、开关组成串联回路(图中未画出)．被测物体的初始位置如图甲所示．电路闭合一段时间后，下列说法正确的是( )A．若电源为直流电源且直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动B．若电源为直流电源且直流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动C．若电源为交流电源且交流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动D．若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动[解析] 若电源为直流电源，物体不动，则直流电流表示数必定为零，直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动，故A正确；物体左、右移动分别对应充电、放电，不管物体向左、右哪个方向移动，直流电流表都有示数，如加速移动，则移动过程中电流表示数变大，故B错误；电容器有通交流、隔直流的特点，因此若电源为交流电源，物体不移动时，交流电流表示数也不为零，故C错误；若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明电容器容抗变小，即电容变大，说明物体一定向左发生移动，故D错误．[答案] A3．随着科学的发展与生活水平的提高，传感器已经进入日常生活．如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻(随光照强度的增强，阻值减小)、R2为定值电阻，A、B接监控装置．则下列说法正确的是( )①当有人通过遮蔽光线时，A、B之间的电压升高②当有人通过遮蔽光线时，A、B之间的电压降低③当仅增大R2的阻值时，A、B之间的电压升高④当仅减小R2的阻值时，A、B之间的电压升高A．①③B．①④C．②③D．②④[解析] R1为光敏电阻，有光照射时，电阻减小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B之间的电压U＝IR2降低，故①项错误，②项正确，则A、B均错误；由闭合电路欧姆定律得U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B之间的电压U升高，故③项正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B之间的电压U降低，故④项错误，则C项正确，D错误．[答案] C4．如图所示是温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计(水银导电)．则下列说法正确的是( )A．温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮B．温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭C．温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警D．温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不响[解析] 温度低于警戒温度时，水银柱下降，控制电路处于开路状态，电磁铁没有电流通过，电磁铁没有磁性，此时指示灯通过常闭触点与工作电路接通，通路状态指示灯亮，电铃不报警，故B错、D对；温度高于警戒温度时，水银柱上升，控制电路处于接通状态，电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，此时电铃与工作电路接通，电路报警，此时通路状态指示灯的电路中没有电流，灯不亮，A、C错误．[答案] D5．(多选)如图是一种风向和风速传感器的原理图．两个收集板极是铜丝网状导体，有良好的导电性和通风能力，粒子源极是一条直径很小的镍铬丝，粒子源极与两收集板极相互平行且等距．粒子源极附近的空气在强电场作用下电离，正离子沿电场方向移动流向收集板极，从而形成正离子电流，由两电流表测量，测量时保持风向与收集板极垂直，电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，ΔI＝|I1－I2|，已知有风时正离子的速度为电场引起的速度和风速的矢量和，则( )A．若I1>I2，则风向向右B．若I1>I2，则风向向左C．风速越大，ΔI越大D．风速越大，ΔI越小[解析] 若风向向左，单位时间打到左收集极板上正离子数较多，则I1＞I2，选项B正确，A错误；风速越大，则单位时间打到两收集极板的正离子数之差越大，故两电流表的示数之差越大，即ΔI越大，选项C正确，D错误．[答案] BC6．(多选)目前有些居民区内楼道灯的控制使用的是一种延时开关．该延时开关的简化原理图如图所示．图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮开关，虚线框内S表示延时开关电路．当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合．释放K后，延时开关S约在1 min后断开，电灯熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断( )A．按钮开关K按下前，发光二极管是熄灭的B．按钮开关K按下前，发光二极管是发光的C．按钮开关K按下再释放后，电灯L发光持续时间约1 minD．限流电阻的阻值R和灯丝电阻R L相比，应满足R≫R L[解析] 按钮开关K按下前，延时开关S为断开的，有电流经过发光二极管，故发光二极管是发光的，选项A错误，选项B正确．当按下按钮开关K后，延时开关S闭合，二极管和电阻R被短路，二极管不发光，由于延时开关S约1 min后断开，故电灯L能持续发光1 min，选项C正确．由于R为限流电阻，二极管只要有很小的电流通过就能发光，且为了保证K按下前电灯不发光，故应满足R≫R L，选项D正确．故选BCD.[答案] BCD7．热敏陶瓷是一类电阻率随温度发生明显变化的新型材料，可用于测温．某同学利用实验室提供的一种电阻阻值随温度呈线性变化(关系式为：R t＝kt＋b，其中k＞0，b＜0，t 为摄氏温度)的热敏电阻，把一灵敏电流计改装为温度计．除热敏电阻和灵敏电流计外，还用到如下器材：①直流电源(电动势为E，内阻不计)；②滑动变阻器；③单刀双掷开关；④标准温度计；⑤导线及其他辅助材料．该同学设计的电路如下图所示，按如下步骤进行操作．(1)按电路图连接好器材．(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使电流计满偏，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和对应的电流计的示数I，然后断开开关．请根据温度计的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式(用题目中给定的符号)I＝________________．(4)根据对应温度记录的电流计示数，重新刻制电流计的表盘，改装成温度计．根据改装原理，此温度计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”)．[解析] (2)根据实验的原理可知，需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值，结合滑动变阻器的使用的注意事项可知，开始时需要将滑动变阻器滑片P滑到a端，以保证电流表的使用安全；然后将单刀双掷开关S掷于c端，调节滑片P使电流表满偏，设此时电路总电阻为R，断开电路；(3)当温度为t时，热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为：R t＝kt＋b，根据闭合电路的欧姆定律可得I＝Ekt＋b＋R；(4)由上式可知，温度越高，电流表中的电流值越小，所以低温刻度在表盘的右侧；由于电流与温度的关系不是线性函数，所以表盘的刻度是不均匀的．[答案] (2)a c (3)Ekt＋b＋R(4)右否8．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．如图甲所示，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R，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E＝3 V，内阻r＝1 Ω；灵敏毫安表量程为10 mA，内阻R g＝50 Ω；R1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R1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θ；步骤c.保持可变电阻R1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．(1)试写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式F＝________；(2)设R－F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I＝______________________________(用E、r、R1、R g、R0、k、θ表示)；(3)若R－F图象中R0＝100 Ω，k＝0.5 Ω/N，测得θ＝60°，毫安表指针半偏，则待测重物重力G＝________N；(4)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(5)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”)．[解析] (1)对滑环受力分析，由平衡知识可知2F cos θ＝G ，解得F ＝G 2cos θ； (2)由图乙可知R ＝kF ＋R 0；由丙电路可知I ＝E r ＋R g ＋R 1＋R ＝E r ＋R g ＋R 1＋R 0＋k G 2cos θ；(3)将R 0＝100 Ω，k ＝0.5 Ω/N ，θ＝60°，I ＝12I g ＝5 mA ，E ＝3 V ，内阻r ＝1 Ω，R g ＝50 Ω代入上式可得G ＝600 N ；(4)当不挂重物时，电流计满偏，则重力零刻度线在电流表满刻度处，因G 与I 不是正比关系，则刻度线不均匀，故选C ；(5)实验前进行了a 操作，则I g ＝E r ＋R g ＋R 1＋R 0，则当挂重物G 时I ＝E r ＋R g ＋R 1＋R＝EE I g ＋k G 2cos θ，则I 不变，对实验的结果无影响，测量结果不变．[答案] (1)F ＝G 2cos θ (2)I ＝E r ＋R g ＋R 1＋R 0＋k G 2cos θ(3)600 (4)C (5)不变。

实验十二传感器的简单使用主干梳理对点激活[.认讥賈竝电阴，It放电即誓竹弟器苗敏述元件f（知丽购卜^ 了榊畴躺餓件找求匕的谕甲应用 ___________________________________________皿感1#腳#将斂到时物理凶力*钛比*丙芳）转揍UMU 丁同诃「丽嚟菱电乍也1M Ettxt^W：电#牡I ---- 1輯耐由訂I〔陆脸站材L热敏业职、光融电HL $川电我•牧架和、烧朴•挣水、颯水•小灯誕、学电电観、ft I罠"片勺口动变的胖开魁#红需—研究热敏电阻丽蛋实验步醍1 •按图连接好电路，将热敏电阻绝缘处理。

2 •把多用电表置于“欧姆”挡，并选择适当的量程测出烧杯中没有水时热敏电阻的阻值，并记下温度计的示数。

3•向烧杯中注入少量的冷水，使热敏电阻浸没在冷水中，记下温度计的示数和多用电表测量的热敏电阻的阻值。

4 •将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记录。

数据处理1 •根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻的特性。

“、、、次数待测量123456温度CC）电阻（Q）2•在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线，如图所示3•根据实验数据和R-1图线，得出结论：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。

研究光敏电阻的特性「1/实验步骤1 •将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器按如图所示电路连接好，其中多用电表置于“欧姆”挡。

2•先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。

3 •打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。

4•用手掌（或黑纸）遮光，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。

数据处理1光照强度弱中强无光照射阻值/ Q2•根据实验数据得出结论：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。

二泯差分析1. 温度计读数带来的误差：可以选用精度高的温度计读数三次取平均值。

实验(十二) [实验12 传感器的简单使用]基础热身1．在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象，则图S12－1所示的图象中可能正确的是( )A B C D图S12－12．当前，传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器说法中，不正确的是( )A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器B．电子体温计中主要是采用了温度传感器C．电脑所用的光电鼠标主要是采用声波传感器D．电子秤中主要是采用了力电传感器3．(双选)如图S12－2甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光敏电阻R1能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光，光传感器B就输出一个电信号，并经信号处理器处理后在屏幕显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带保持匀加速运动，每个工件均相对传送带静止，且相邻工件间距依次为5、10、15、20……(单位：cm)则以下说法正确的是(不计工件挡住光的时间)( )图S12－2A．工件加速度为0.1 m/s2B．工件加速度为0.2 m/s2C．当无光照射R1时，光传感器就输出一次高电压D．当无光照射R1时，光传感器就输出一次低电压4. 2012·镇江模拟(双选)如图S12－3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，导电性能变好图S12－35．图S12－4是电熨斗的结构图，下列说法不正确的是( )图S12－4A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属B．常温下，上、下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上、下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断技能强化图S12－56．(双选)一中学生为发射的“神舟八号”载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置，其原理可简化为如图S12－5所示．连接在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动触头连接，该装置在地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值．关于这个装置在“神舟七号”载人飞船发射、运行和回收过程中示数的判断正确的是( )A．飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数仍为正B．飞船在竖直加速升空的过程中，如果电压表的示数为正，则飞船在竖直减速返回地面的过程中，电压表的示数为负C．飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为零D．飞船在圆轨道上运行时，电压表示数所对应的加速度大小应约为9.8 m/s27．(双选)如图S12－6所示，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( )图S12－6A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D．如果用戴了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作图S12－78．2012·泰安模拟酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测．它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图S12－7所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻．这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是( )A．U越大，表示c越大，c与U成正比B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C．U越大，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比9．2012·枣庄模拟某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)．如图S12－8所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；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．现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干，待测物体(可置于力电转换器的受压面上)．(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完整的测量电路图；(2)简要说明测量步骤，求出物体的质量与输出电压的比例系数k，并测出待测物体的质量m.图S12－8挑战自我10．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现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4～5 Ω.将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干．(1)画出实验电路图；(2)根据电路图，在如图S12－10所示的实物图上连线；图S12－10(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤．实验(十二)1．D [解析] 该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作过程中，先向下加速，后向下减速，其加速度先向下后向上，即先失重后超重，D 正确．2. C [解析] 电视机对无线遥控信号的接收主要是接收红外线，选项A 正确；电子体温计最核心的元件就是感知温度的NTC 温度传感器，电子体温计是利用温度传感器输出电信号，再将电流信号转换成液晶数字显示温度，选项B 正确；电脑所用的光电鼠标主要是采用光电传感器，选项C 错误；电子秤中主要是采用了应变片，属于力电传感器，选项D 正确.3．BD [解析] a ＝Δs T 2＝5×10－20.52 m/s 2＝0.2 m/s 2.有光照射R 1时，R 1的阻值变小，R 2两端电压变大，光传感器就输出一次高电压．无光照射R 1时，R 1的阻值变大，R 2两端电压变小，光传感器就输出一次低电压．4．BD [解析] 由于电流增大，说明热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，即导电性能变好，选项B 、D 正确．5．A [解析] 双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，当温度过高时，双金属片向下弯曲，断开电路，选项A 错误，选项D 正确；常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离，选项B 正确；调节调温旋钮，使升降螺丝下压弹性铜片时，可使触点的分离温度升高，选项C 正确．6．AD [解析] 该装置在地面上静止时，kx ＝mg ，指针指在表盘中央的零刻度处；飞船在加速上升的过程中，kx >mg ，滑动头下移，此时电压表的示数为正；飞船在竖直减速返回地面的过程中，加速度方向向上，此时电压表示数仍为正，选项A 正确，选项B 错误；飞船在圆轨道上运行时，飞船中的重物处于完全失重状态，a ＝g ，弹簧恢复原长，电压表示数不为零，选项C 错误，选项D 正确．7．AB [解析] 电容触摸屏在原理上手指是一个电容器元件的一个极板，导体层是另一个极板，A 正确；手指与屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，故电容越大，B 正确，C 错误；如果戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导体层电场明显的变化，D 错误．8. B [解析] 设酒精气体传感器的可变电阻为R x ，电压表示数U ＝IR 0＝ER 0r ＋R 0＋R ＋R x ，R x 越小，U 越大，但U 与1R x 不成正比，而酒精浓度c 与1R x成正比，所以U 与c 不成正比．综上所述，只有选项B 正确．9．(1)设计电路如图所示．(2)测量步骤如下：①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；②将质量为m 0的砝码放在转换器的受压面上，记下输出电压U 0；③将待测物体放在转换器的受压面上，记下输出电压U 1；④因为U0＝km0g、U1＝kmg，所以可求得k＝U0mg，m＝m0U1U0.10. (1)如图甲所示(2)如图乙所示(3)略甲乙[解析] 常温下待测热敏电阻的阻值(约4～5 Ω)较小，电流表应选用外接法．热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，热敏电阻两端的电压由零逐渐增大，滑动变阻器选用分压式．完成接线后的主要实验步骤：①往保温杯里加一些热水，待温度计稳定时读出温度计值；②调节滑动变阻器，快速测出几组电压表和电流表的值；③重复①和②，测量不同温度下的数据；④绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特性曲线．。

(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
备选训练
1. (2017·江苏单科，11)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4甲所示，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1 5 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20 Ω， 热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。
实验十二 传感器的简单使用
01
实验基础梳理
02
实验热点突破 热点一 教材原型实验
03
实验热点突破 热点 二 实验拓展创新
04 备选训练
实验基础梳理
1．研究热敏电阻的热敏特性 装置及器材
操作要领
(1)绝缘：热敏电阻要绝缘处理。 (2)适当：“欧姆”挡要选择适当的倍率。 (3)调零：要先进行欧姆调零再测量。 (4)等待：加开水后要等一会儿再测阻值，以使 电阻温度与水的温度相同。 (5)重新调零：欧姆表每次换挡后都要重新调零。 (6)记录：记下温度计的示数和多用电表测出的 热敏电阻的阻值。
80 86
转到解析
实验热点突破
热点二 实验拓展创新 命题角度1 拓展实验——设计温度报警器 【例3】 (2016·全国卷Ⅰ，23)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当 热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器( 内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输 出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值 为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过 20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为 650.0 Ω。

0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻/kΩ
75
40
28
23
20
18
(1)根据表中数据、请在图甲所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线、并说明阻值随照度变化的特点。
(2)如图乙所示、当1、2两端所加电压上升至2 V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)
[解析](1)因为温度降低时、负温度系数热敏电阻的阻值增大、故电路中电流会减小。
(2)由(1)的分析知、温度越高、电流越大、25℃的刻度应对应较大电流、故在20℃的刻度的右侧。
(3)电路如图所示
[答案](1)小 (2)右 (3)见解析
2．如图所示、一热敏电阻RT放在控温容器M内；为毫安表、量程为6 mA、内阻为数十欧姆；E为直流电源、电动势约为3 V、内阻很小；R为电阻箱、最大阻值为999.9Ω；S为开关。已知RT在95℃时的阻值为150Ω、在20℃时的阻值约为550Ω。现要求在降温过程中测量在20～95℃之间的多个温度下RT的阻值。
[题组训练]
1．(多选)霍尔传感器测量转速的原理图如图所示、传感器固定在圆盘附近、圆盘上固定4个小磁体、在a、b间输入方向由a到b的恒定电流、圆盘转动时、每当磁体经过霍尔元件、传感器c、d端输出一个脉冲电压、检测单位时间内的脉冲数可得到圆盘的转速。关于该测速传感器、下列说法中正确的有( )
A．在图示位置时刻d点电势高于c点电势
①电路接通前、需将电阻箱调到一固定的阻值、根据实验要求、这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近、不能置于另一端的原因是_____________________________________________。

的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。
1．将光敏电阻、多用电表、小灯泡、滑动变阻器等按如图所示电路连 接好，其中多用电表置于“欧姆”挡。
2．先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据。 3．打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察 表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。 4．用手掌(或黑纸)遮光，观察表盘指针显示电阻阻值的情况，并记录。
4．将热水分几次注入烧杯中，测出不同温度下热敏电阻的阻值，并记 录。
1．根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入表中，分析热敏电阻
的特性。
待测量
次数 123456
温度(℃)
电阻(Ω)
2．在坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化
的图线，如图所示。
3．根据实验数据和 R－t 图线，得出结论：热敏电阻
(3)将光敏电阻和定值电阻接入控制电路，用电器接入工作电路，连接 电路如图所示：
解析
(4)当外界光照强度达到 2 cd 时，由图 a 可知，光敏电阻的阻值 R1＝18.5 Ω，照明电路恰好接通开始工作，电磁铁能吸合衔铁的电流 I＝0.05 A，由 I ＝RE总得，控制电路总电阻：R 总＝UI ＝0.305VA＝60 Ω，根据串联电路电阻规 律可知，定值电阻的阻值为：R＝R 总－R0－R1＝60 Ω－20.0 Ω－18.5 Ω＝ 21.5 Ω。
(3)由以上分析可知，若使恒温箱内的温度保持在更高的数值，则 I＝20 mA 时 R 变小，R0 不变，故可变电阻 R′的值应增大，从而实现目标。
尝试解答
[变式1] (2021·八省联考湖北卷)由半导体材料制成的热敏电阻阻值是 温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统，要求 热敏电阻温度升高至50 ℃时，系统开始自动报警。所用器材有：

• 因此滑动变阻器应选R2.
• (2)用多用电表测量直流电压时，选择开关应旋至C(直流电压 挡)．
• (3)a、b间电压为0，指针不偏转．
• 接入a、c时，多用电表与电源等构成回路，指针偏转．
• (4)连接电路时，先用电阻箱代替热敏电阻，调节滑动变阻器 阻值，衔铁被吸合时，调节完毕，移除电阻箱换为热敏电阻 即可，正确的顺序为⑤④②③①.
第 十一 章 交变电流 传感器
实验12 传感器的简单使用
栏 目 导 航
01
主干回顾·强化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基
02
核心考点·探究突破
03
高效演练·强化提升
01
主干回顾·强化根基
• 一、研究热敏电阻的热敏特性
• 二、研究光敏电阻的光敏特性
• ◎注意事项
• 1．在做热敏实验时，加开水后要等一会儿再测其阻值，以 使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．
• (2)由题意知，调节滑动变阻器起不到改变电流的作用，说明 待测电阻较大，故热敏电阻的阻值随温度的升高而增大．
• (3)因80℃时热敏电阻阻值较大，而滑动变阻器阻值较小，故 滑动变阻器采用分压接法．
• 又因电阻阻值较大，故电流表不能准确测量电流，故采用电 压表V1与定值电阻R1并联后充当电流表来测量电流，故电路 图如图所示
Ω30，.0 热敏40电.0 阻的50阻.0 值R60t与.0 温7度0.0t的关80系.0 如下表所
199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1
• (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(0～200 Ω)、滑动变阻器R2(0～ 500 Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S、 导线若干．

能力训练(xùnliàn) • 紧跟 高考
第12章 交变电流 传感器 实验十二 传感器简单(jiǎndān)使用
第一页，共25页。
1．(多选)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有 位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其 工作原理如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上 放置一个物块，在升降机运动过程的 0 到 t1 时间内，升降机 静止，电流表示数 I0，则( )
第二页，共25页。
A．t1 到 t2 时间内升降机匀速上升 B．t1 到 t2 时间内升降机加速上升 C．t2 到 t3 时间内升降机匀速上升 D．t2 到 t3 时间内升降机匀加速上升 解析 0 到 t1 时间内，升降机静止，则物块对压敏电阻 的压力等于物块的重力 G；t1 到 t2 时间内电流变大，说明电 路的总电阻减小，压敏电阻减小，说明压力变大且大于 G， 则升降机加速上升，A 错误、B 正确；t2 到 t3 时间内电流不 变，但是大于 I0，说明压敏电阻受不变的压力(大于 G)作用， 故可知升降机匀加速上升，D 正确、C 错误。
第九页，共25页。
解析 仅增加光照强度，则 R2 电阻变小，总电阻变小， 总电流变大，电源内阻分压变大，路端电压变小，则通过 R3 的电流变小，通过 R1 的电流变大，则 R1 的分压变大，电 容器电压变大，带电荷量增加，A 错误；仅减弱光照强度， R2 电阻变大，电源的输出功率由内、外电阻关系决定，因 其大小关系不确定，所以不能判断电源输出功率的变化，B 错误；滑动变阻器的滑片向上移动时电阻减小，外电阻变小， 路端电压变小，则电容器的电压变小，贮存的电场能减小， C 正确；滑动变阻器的滑片向下移动时电阻增大，外电阻增 大，路端电压增大，则电源效率增大，D 正确。
第二十三页，共25页。

考点3 实验:传感器的简单使用1.[2020吉林辽源检测,5分](1)某同学用如图所示的电路测量一个电容器的电容,图中R为20 kΩ的电阻,电源电动势为6.0 V,内阻可不计.①实验时先将开关S接1,经过一段时间后,当电流表示数为μA时表示电容器极板间电压最大.②将开关S接2,将传感器连接在计算机上,经处理后画出电容器放电的i-t图象,如图乙所示.由图象可知,图象与两坐标轴所围的面积表示电容器放出的电荷量.试根据i-t图象,求该电容器所放出的电荷量Q=C;该电容器的电容C=μF.(计算结果保留2位有效数字)(2)如图丙是某金属材料制成的电阻阻值R随摄氏温度t变化的图象,图中R0表示0 ℃时的电阻,k表示图线的斜率.若用该电阻与电池(电动势E、内阻r),电流表A(内阻R g),滑动变阻器R'串联起来,连接成如图丁所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度值改为相应的温度刻度值,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”.使用“金属电阻温度计”前,先要把电流表(“0”刻度线在刻度盘左侧)的刻度值改为相应的温度刻度值,若温度t1<t2,则t1的刻度应在t2的侧(填“左”或“右”);在标识“金属电阻温度计”的温度刻度值时,需要弄清所测温度和电流的对应关系.请利用E、R0、R g、R'(滑动变阻器的有效阻值)、r、k等物理量表示所测温度t与电流I 的关系式t=.2.[2019广东广州毕业班综合测试,9分]用如图(a)所示的电路测量铂热敏电阻的阻值与温度的关系.(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至端(填“A”或“B”).(2)实验测得不同温度下的阻值,并绘出如图(b)所示的R t-t关系图线,根据图线写出该热敏电阻的R t-t关系式R t=(Ω).(3)铂热敏电阻对温度变化的感应很灵敏,可以制成电阻温度计.请利用开关、导线、铂热敏电阻、图(a)中某一电表和图(c)所示的恒流源(调节旋钮时可以选择不同的输出电流,且输出电流不随外部条件的变化而变化),设计一个简易电阻温度计并在图(d)的虚线框内画出电路原理图.(4)结合图(b)的关系图线,选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电表达到满偏时,电阻温度计所测温度为℃.如果要提高该温度计所能测量的最高温度值,请提出一种可行的方法:.3.[2019河南郑州第二次质量预测,10分]物理小组找到一根拉力敏感电阻丝,其阻值随拉力F变化的图象如图甲所示,小组按图乙所示电路制作了一个简易“吊秤”.电路中电源电动势E=3 V,内阻r=1 Ω;灵敏毫安表量程为10 mA,内阻R g=5 Ω;R1是可变电阻,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两接线柱上.通过光滑绝缘环可将重物吊起,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R1使毫安表指针满偏;步骤b.滑环下吊上已知重力的重物,测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ;步骤c.保持可变电阻R1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.将毫安表刻度盘改装为重力刻度盘.(1)试写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式F=.(2)设R-F图象斜率为k,试写出毫安表示数I与待测重物重力G关系的表达式,I=(用E、r、R1、R g、R0、k、θ表示).(3)若R-F图象中R0=100 Ω,k=0.5 Ω/N,测得θ=60°,毫安表指针半偏,则待测重物重力G= N.(4)关于改装后的重力刻度盘,下列说法正确的是.A.重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线均匀B.重力零刻度线在毫安表零刻度处,刻度线均匀C.重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线不均匀D.重力零刻度线在毫安表零刻度处,刻度线不均匀(5)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”).考点3 实验:传感器的简单使用1.(1)①0(1分) ②8.8×10-10(8.2×10-10~9.4×10-10均可)(1分) 1.5×10-4(1.4×10-4~1.6×10-4均可)(1分)(2)右(1分) 1k [E I -(R g +R'+r+R 0)](1分) 解析:(1)①电容器串联在电路中,电容器充电完毕后,电路断路,故电路中电流为0时表示电容器极板间电压最大.②图线与两坐标轴所围成的面积就是电容器放出的电荷量Q ,数格子,满半格的算1格,不足半格的不计数,共88(82~94均可)格;每一小格表示电荷量为ΔI Δt=20×10-6 A ×0.5×10-6 s =10-11 C,故Q=8.8×10-10 C(8.2×10-10~9.4×10-10 C 均可),则电容C=Q U =8.8×10-106.0 F =1.5×10-4 μF(由于数的格数有误差,结果为1.4×10-4~1.6×10-4 μF 均可).(2)温度t 1<t 2,电阻R 1<R 2,电流I 1>I 2,故t 1的刻度应在t 2的右侧;根据闭合电路欧姆定律,有E=Ir+IR+IR g +IR',根据金属电阻与温度的关系图象,得到R=R 0+kt ,联立得到t=1k [EI -(R g +R'+r+R 0)]. 2.(1)B (1分) (2)50+t (2分) (3)如图所示(2分)(4)50(2分) 将恒流源的输出电流调小(其他方法合理也给分,2分) 解析:(1)由于实验电路采用滑动变阻器的限流接法,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至接入电路中阻值最大处,即滑动变阻器的滑片应移至B 端.(2)根据R t -t 关系图线,可知其在纵轴上的截距为50 Ω,图线的斜率大小为1 Ω/℃,则该热敏电阻的R t -t 关系式为R t =50+t (Ω).(3)由于铂热敏电阻的阻值与温度的关系为线性关系,而电源为恒流源,根据欧姆定律U=IR ,可知应选择电压表并联在铂热敏电阻两端.(4)选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电压表达到满偏时电阻两端电压为15 V ,由欧姆定律U=IR ,可得铂热敏电阻的阻值为100 Ω,结合图(b)可知对应的温度为50 ℃.要提高该温度计所能测量的最高温度值,对应的铂热敏电阻的阻值需要提高,电压表的最大量程已确定,由欧姆定律U=IR 可知,可以将恒流源的输出电流调小.3.(1)G 2cosθ(2分) (2)E r+R g +R 1+R 0+k G2cosθ(2分)(3)600(2分) (4)C(2分) (5)不变(2分)解析:(1)敏感电阻丝上的拉力为F ,受力分析可得2F cos θ=G ,解得F=G 2cosθ .(2)由图甲可知,敏感电阻丝电阻R=R 0+kF=R 0+kG 2cosθ,对图乙所示电路,由闭合电路欧姆定律,可得I=E r+R g +R 1+R =E r+R g +R 1+R 0+k G 2cosθ .(3)不悬挂重物时,毫安表指针满偏,为10 mA,即0.01 A =E r+R g +R 1+R 0;若毫安表半偏,为5 mA ,0.005 A =E r+R g +R 1+R ,联立解得R=400 Ω,由R=R 0+kF 解得F=600 N,由F=G2cosθ解得G=600 N .(4)由I=Er+R g +R 1+R 0+k G2cosθ可知,重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线不均匀,选项C正确.(5)若电源电动势不变,内阻增大,其他条件不变,用这台简易“吊秤”称重前,已经调节可变电阻使毫安表满偏,相当于减小了可变电阻R1的阻值,则测量结果不变.。

2021届高考物理人教版一轮创新教学案：实验专题13第57讲传感器的简单使用含解析第57讲传感器的简单使用基础命题点一光敏电阻研究光敏电阻的光敏特性1．实验原理闭合电路欧姆定律,用错误!多用电表进行测量和观察。

2．实验器材光敏电阻、多用电表、错误!灯泡、滑动变阻器、导线、电源。

3．实验步骤（1）将光敏电阻、多用电表、灯泡、滑动变阻器、电源按如图所示电路连接好,其中多用电表置于欧姆挡，并选择适当的量程；(2）先测出在室内自然光的照射下光敏电阻的阻值，并记录数据；(3）打开电源，让小灯泡发光，调节小灯泡的亮度使之逐渐变亮，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录；(4）用手掌（或黑纸)遮光时，观察多用电表表盘指针显示光敏电阻阻值的情况，并记录。

4．数据处理根据记录数据分析光敏电阻的特性。

5．实验结论(1)光敏电阻在暗环境下电阻值很大，强光照射下电阻值错误!很小；(2)光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为错误!电阻这个电学量。

6．注意事项（1）实验中，如果效果不明显，可将光敏电阻放入带盖的纸盒中，并通过盖上小孔改变照射到光敏电阻上光的多少来达到实验目的;(2)欧姆表每次换挡后都要重新进行欧姆调零。

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R P在不同照度下的阻值如表:照度/lx0。

20.40.60。

81。

1。

2电阻/kΩ754028232018（1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线。

（2)光敏电阻的阻值随照度变化的特点是______________________。

(3)如图所示,当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统。

①请利用下列器材将电路图补充完整（不考虑控制开关对所设计电路的影响）:直流电源电动势E＝3 V，内阻不计；光敏电阻R P（符号，阻值见表格）;定值电阻R1＝10 kΩ；开关S，导线若干.②当天色渐暗照度降低至________lx时启动照明系统.解析（1)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象，图象如图所示。

2021高考物理沪科版新课程一轮复习高效演练·创新预测实验十二传感器的简单使用含解析温馨提示:此套题为Word版，请按住Ctrl，滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后.关闭Word文档返回原板块。

高效演练·创新预测1.(多选）用图示装置可以检测霍尔效应。

利用电磁铁产生磁场，电流表检测输入霍尔元件的电流,电压表检测元件输出的电压。

已知图中的霍尔元件是半导体，与金属导体不同，它内部形成电流的“载流子”是空穴,空穴可视为能自由移动的带正电的粒子。

图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。

当开关S1、S2闭合后,电流表A和电表B、C都有明显示数,下列说法中正确的是(）A。

电表B为电压表，电表C为电流表B.接线端4的电势低于接线端2的电势C.若调整电路,使通过电磁铁和霍尔元件的电流与原电流方向相反，但大小不变，则电压表的示数将保持不变D.若增大R1、R2，则电压表示数增大【解析】选B、C。

B表测量通过霍尔元件的电流，C表测量霍尔元件的电压，故电表B为电流表，电表C为电压表，故A错误；根据安培定则可知，磁场的方向向下,通过霍尔元件的电流由1流向接线柱3，空穴移动方向与电流方向相同，由左手定则可知,空穴偏向接线端2,所以接线端2的电势高于接线端4的电势，故B 正确;当调整电路,使通过电磁铁和霍尔元件的电流方向相反，由左手定则可知洛伦兹力方向不变,即2、4两接线端的电势高低关系不发生改变，故C正确；增大R1,电磁铁中的电流减小，产生的磁感应强度减小，增大R2，霍尔元件中的电流减小，所以霍尔电压减小，即电压表示数一定减小，故D错误。

2。

(2019·深圳模拟)如图所示为一种加速度仪的示意图。

质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L,系统静止时，滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。

考点3 实验:传感器的简单使用1.[2020吉林辽源检测,5分](1)某同学用如图所示的电路测量一个电容器的电容,图中R为20 kΩ的电阻,电源电动势为6.0 V,内阻可不计.①实验时先将开关S接1,经过一段时间后,当电流表示数为μA时表示电容器极板间电压最大.②将开关S接2,将传感器连接在计算机上,经处理后画出电容器放电的i-t图象,如图乙所示.由图象可知,图象与两坐标轴所围的面积表示电容器放出的电荷量.试根据i-t图象,求该电容器所放出的电荷量Q=C;该电容器的电容C=μF.(计算结果保留2位有效数字)(2)如图丙是某金属材料制成的电阻阻值R随摄氏温度t变化的图象,图中R0表示0 ℃时的电阻,k表示图线的斜率.若用该电阻与电池(电动势E、内阻r),电流表A(内阻R g),滑动变阻器R'串联起来,连接成如图丁所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度值改为相应的温度刻度值,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”.使用“金属电阻温度计”前,先要把电流表(“0”刻度线在刻度盘左侧)的刻度值改为相应的温度刻度值,若温度t1<t2,则t1的刻度应在t2的侧(填“左”或“右”);在标识“金属电阻温度计”的温度刻度值时,需要弄清所测温度和电流的对应关系.请利用E、R0、R g、R'(滑动变阻器的有效阻值)、r、k等物理量表示所测温度t与电流I 的关系式t=.2.[2019广东广州毕业班综合测试,9分]用如图(a)所示的电路测量铂热敏电阻的阻值与温度的关系.(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至端(填“A”或“B”).(2)实验测得不同温度下的阻值,并绘出如图(b)所示的R t-t关系图线,根据图线写出该热敏电阻的R t-t关系式R t=(Ω).(3)铂热敏电阻对温度变化的感应很灵敏,可以制成电阻温度计.请利用开关、导线、铂热敏电阻、图(a)中某一电表和图(c)所示的恒流源(调节旋钮时可以选择不同的输出电流,且输出电流不随外部条件的变化而变化),设计一个简易电阻温度计并在图(d)的虚线框内画出电路原理图.(4)结合图(b)的关系图线,选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电表达到满偏时,电阻温度计所测温度为℃.如果要提高该温度计所能测量的最高温度值,请提出一种可行的方法:.3.[2019河南郑州第二次质量预测,10分]物理小组找到一根拉力敏感电阻丝,其阻值随拉力F变化的图象如图甲所示,小组按图乙所示电路制作了一个简易“吊秤”.电路中电源电动势E=3 V,内阻r=1 Ω;灵敏毫安表量程为10 mA,内阻R g=5 Ω;R1是可变电阻,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两接线柱上.通过光滑绝缘环可将重物吊起,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R1使毫安表指针满偏;步骤b.滑环下吊上已知重力的重物,测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ;步骤c.保持可变电阻R1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.将毫安表刻度盘改装为重力刻度盘.(1)试写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式F=.(2)设R-F图象斜率为k,试写出毫安表示数I与待测重物重力G关系的表达式,I=(用E、r、R1、R g、R0、k、θ表示).(3)若R-F图象中R0=100 Ω,k=0.5 Ω/N,测得θ=60°,毫安表指针半偏,则待测重物重力G= N.(4)关于改装后的重力刻度盘,下列说法正确的是.A.重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线均匀B.重力零刻度线在毫安表零刻度处,刻度线均匀C.重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线不均匀D.重力零刻度线在毫安表零刻度处,刻度线不均匀(5)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”).考点3 实验:传感器的简单使用1.(1)①0(1分) ②8.8×10-10(8.2×10-10~9.4×10-10均可)(1分) 1.5×10-4(1.4×10-4~1.6×10-4均可)(1分)(2)右(1分) 1k [E I -(R g +R'+r+R 0)](1分) 解析:(1)①电容器串联在电路中,电容器充电完毕后,电路断路,故电路中电流为0时表示电容器极板间电压最大.②图线与两坐标轴所围成的面积就是电容器放出的电荷量Q ,数格子,满半格的算1格,不足半格的不计数,共88(82~94均可)格;每一小格表示电荷量为ΔI Δt=20×10-6 A ×0.5×10-6 s =10-11 C,故Q=8.8×10-10 C(8.2×10-10~9.4×10-10 C 均可),则电容C=Q U =8.8×10-106.0 F =1.5×10-4 μF(由于数的格数有误差,结果为1.4×10-4~1.6×10-4 μF 均可).(2)温度t 1<t 2,电阻R 1<R 2,电流I 1>I 2,故t 1的刻度应在t 2的右侧;根据闭合电路欧姆定律,有E=Ir+IR+IR g +IR',根据金属电阻与温度的关系图象,得到R=R 0+kt ,联立得到t=1k [EI -(R g +R'+r+R 0)]. 2.(1)B (1分) (2)50+t (2分) (3)如图所示(2分)(4)50(2分) 将恒流源的输出电流调小(其他方法合理也给分,2分) 解析:(1)由于实验电路采用滑动变阻器的限流接法,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至接入电路中阻值最大处,即滑动变阻器的滑片应移至B 端.(2)根据R t -t 关系图线,可知其在纵轴上的截距为50 Ω,图线的斜率大小为1 Ω/℃,则该热敏电阻的R t -t 关系式为R t =50+t (Ω).(3)由于铂热敏电阻的阻值与温度的关系为线性关系,而电源为恒流源,根据欧姆定律U=IR ,可知应选择电压表并联在铂热敏电阻两端.(4)选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电压表达到满偏时电阻两端电压为15 V ,由欧姆定律U=IR ,可得铂热敏电阻的阻值为100 Ω,结合图(b)可知对应的温度为50 ℃.要提高该温度计所能测量的最高温度值,对应的铂热敏电阻的阻值需要提高,电压表的最大量程已确定,由欧姆定律U=IR 可知,可以将恒流源的输出电流调小.3.(1)G 2cosθ(2分) (2)E r+R g +R 1+R 0+k G2cosθ(2分)(3)600(2分) (4)C(2分) (5)不变(2分)解析:(1)敏感电阻丝上的拉力为F ,受力分析可得2F cos θ=G ,解得F=G 2cosθ .(2)由图甲可知,敏感电阻丝电阻R=R 0+kF=R 0+kG 2cosθ,对图乙所示电路,由闭合电路欧姆定律,可得I=E r+R g +R 1+R =E r+R g +R 1+R 0+k G 2cosθ .(3)不悬挂重物时,毫安表指针满偏,为10 mA,即0.01 A =E r+R g +R 1+R 0;若毫安表半偏,为5 mA ,0.005 A =E r+R g +R 1+R ,联立解得R=400 Ω,由R=R 0+kF 解得F=600 N,由F=G2cosθ解得G=600 N .(4)由I=Er+R g +R 1+R 0+k G2cosθ可知,重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线不均匀,选项C正确.(5)若电源电动势不变,内阻增大,其他条件不变,用这台简易“吊秤”称重前,已经调节可变电阻使毫安表满偏,相当于减小了可变电阻R1的阻值,则测量结果不变.。