高考一轮物理实验基础与实战：16.传感器的简单应用 Word版含答案

2020届一轮复习人教版 实验：传感器的简单应用 课时作业时间：45分钟1.酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车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，显示仪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r ′的倒数与酒精气体的浓度c 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( D )A ．U 越大，表示c 越小，c 与U 成反比B ．U 越大，表示c 越小，但c 与U 不成反比C ．U 越大，表示c 越大，c 与U 成正比D ．U 越大，表示c 越大，但c 与U 不成正比解析：酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R 0两端的电压．根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得：1r ′＝kc (k 是比例系数)，根据欧姆定律得：U R 0＝E R 0＋r ′＋r ，整理得：U ＝ER 0R 0＋1kc＋r，由数学知识知，U 越大，c 越大，但两者不成正比，故D 项正确．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8 V 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，电容器通过电阻R 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．(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，它面积的物理意义是在0.1_s 内电容器的放电量．(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是5.6×10－3C. (3)根据以上数据估算，电容器的电容是7.0×10－4F.解析：(1)根据图象的含义，因Q ＝It ，所以竖直狭长矩形的面积表示为在0.1 s 内电容器的放电量．(2)根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为0.08×10－3C ，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为70，所以释放的电荷量是0.08×10－3C×70＝5.6×10－3C.(3)根据电容器的电容C ＝Q U 可知，C ＝5.6×10－38F ＝7.0×10－4F.3．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R 0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4.5 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，R 0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是C(填序号)．(3)现已知定值电阻R 0为12 Ω，用电压表测得光敏电阻两端的电压为3 V ，则此时光照强度为多少？答案：3 cd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18 Ω·cd 不变，则当E ＝4 cd 时，光敏电阻的阻值：R x ＝18 Ω·cd4 cd＝4.5 Ω.(2)选C.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．(3)当R 0＝12 Ω，光敏电阻两端的电压U x ＝3 V 时，因串联电路中总电压等于各分电压之和，R 0两端的电压：U 0＝U －U x ＝9 V －3 V ＝6 V ，因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流I ＝U 0R 0＝U x R x ′，即6 V 12 Ω＝3 V R ′x ，解得：R x ′＝6 Ω，此时光照强度E ′＝18 Ω·cd6 Ω＝3 cd.4．某兴趣小组为了研制一台“电子秤”，找到一个力电转换传感器，该传感器的输出电压正比于受压面的正压力，实验操作时，先调节传感器输入端的电压(要求从零开始调节)，使力电转换传感器在空载时的输出电压为零，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．(1)如图所示，E 为直流电源，S 为开关；R 为滑动变阻器；V 为电压表，在图中用笔画线代替导线连接成实验电路图．答案：见解析图(2)若将质量为m 0的砝码放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U 0；然后取下砝码，再将待测质量为m 的物体放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U ，则待测物体的质量m ＝U U 0·m 0.解析：(1)要求力电转换传感器的输入电压可调，并且可使电压的调节范围尽可能大，所以滑动变阻器采用分压式接法，如图所示．(2)由以上测量的原理可知，U 0＝km 0g ，U ＝kmg 得：m ＝UU 0·m 05．“用霍尔元件测量磁场”的实验中，把载流子为带负电的电子e 的霍尔元件接入电路，如图甲所示，电流为I ，方向向右，长方体霍尔元件长、宽、高分别为a ＝6.00 mm 、b ＝5.00 mm 、c ＝0.20 mm ，处于竖直向上的恒定匀强磁场中．(1)前后极板M 、N ，电势较高的是M 极(选填“M 极”或“N 极”)．(2)某同学在实验时，改变电流的大小，记录了不同电流下对应的U H 值，如表所示：H 子个数为n ＝6.25×1019m －3，则根据图象，由公式I ＝nebcv ，可算出磁场B ＝0.016 T(保留2位有效数字)．解析：图象见解析图(3)有同学认为U H I代表了霍尔元件的电阻，请问这种想法正确吗？请说明理由：不正确，电流I 不是由U H 产生的．解析：(1)因电子的运动方向与电流方向相反，依据左手定则，可知，电子受到的洛伦兹力方向偏向N 极，那么M 极的电势偏高．(2)依据表格数据，作出U H ­I 图象，如图所示：根据e U H b ＝eBv ，则有：U H ＝Bbv ，而I ＝nebcv ，可得，U H ＝BnecI ，然而依据U H －I 图象，可知，其斜率为k ≈7.8；因此磁场B ＝7.8×6.25×1019m －3×1.6×10－19×0.2×10－3＝0.016 T.(3)U H 是外电压，那么U HI代表了外电阻，而霍尔元件的电阻，即为内电阻，因此不正确，原因为电流I 不是由U H 产生的．6．(2019·泉州模拟)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 为控钮式开关，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．这时释放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：按钮开关K 按下前，发光二极管是发光的(选填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K 按下再释放后，电灯L 发光持续时间约1 min.这一过程中发光二极管是熄灭的．限流电阻R 的阻值和灯丝电阻R L 相比，应满足R ≫R L 的条件．解析：开关K 按下前，S 为断开，有电流经过发光二极管，故发光二极管是发光的．当按下开关K 后，延时开关S 闭合，二极管和K 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，由于R为限流电阻，且二极管只要有很小的电流通过就能发光，故应满足R≫R L.7．实验室备有以下器材：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0～20 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围0～1 000 Ω)、电动势适当的电源、小灯泡(4 V 2 W)、开关、导线若干．(1)要完整地描绘小灯泡的U­I曲线，请在方框中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号．答案：如图所示(见解析图)(2)实验中描绘出的小灯泡U­I曲线如图所示，由图可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大．(填“增大”“减小”或“不变”)(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内电阻，实验电路如图甲所示，图中R0是阻值为9.0 Ω的保护电阻，实验中测得多组数据记录在下表中，试在同一坐标系中画出等效电源的U­I图象，由图象可求出电源自身内阻约为1 Ω.答案：如图所示(见解析图)(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路，如图乙所示，此时小灯泡消耗的电功率约为0.84 W.解析：(1)描绘灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变压器要采用分压接法，由于灯泡的阻值较小，电流应用外接法，电路图如图所示．(2)由题图所示U ­I 图象可知，随电压和电流的增大，灯泡实际功率增大，灯丝温度升高，电压与电流的比值增大，由此可知，灯泡灯丝电阻随温度升高而增大．(3)根据表中数据作出电源U ­I 图象如图所示，由图示图象可知，电源内阻r ＝ΔU ΔI －R 0＝60.6Ω－9 Ω＝1 Ω.(4)由图示图象可知，灯泡两端电压为2.2 V ，电流为0.38 A ，灯泡的电功率为P ＝UI ＝2.2×0.38 W≈0.84 W.8.传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人体重的电子秤，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 (电阻会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成，压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa ，且已知压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V ，请回答：(1)把R 写成关于F 的函数关系：R ＝300－25F .(2)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘上的示数为16 mA 处． (3)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA ，则这个人的体重是500 N. 解析：(1)F ＝0时，R ＝300 Ω；当F ＝1 000 N 时，R ＝180 Ω 所以ΔF ΔR ＝ 1 000180－300＝－253，得：R ＝300－325·F .(2)由压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如表中所示，可得：F ＝0，R ＝300 Ω，由闭合电路欧姆定律：I ＝UR＝1.6×10－2 A ＝16 mA 即该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘16 mA 处． (3)由闭合电路欧姆定律：R ′＝U I ′＝ 4.820×10－3Ω＝240 Ω 由表中数据得，F ＝500 N ，如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA ，则此人的体重是500 N.。

实验：传感器的简单应用1.某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示的装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R 1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )A ．多用电表应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B ．多用电表应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C ．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D ．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡答案 D解析 测电阻应选用欧姆挡．当温度升高时，热敏电阻受温度变化的影响，多用电表偏转角度增大，说明电阻阻值变小，所以应换用倍率小的挡，故D 项正确．2．容式话筒的原理示意图如图所示，E 为电源，R 为电阻，薄片P 和Q 为两金属极板，对着话筒说话时，P 振动而Q 可视为不动，在P 、Q 间距增大过程中( )A ．P 、Q 构成的电容器的电容增大B ．P 上电荷量保持不变C ．M 点的电势比N 点的低D ．M 点的电势比N 点的高答案 D解析 薄片P 和Q 为两金属极板，构成平行板电容器，由C ＝εr S 4πkd可知，在P 、Q 间距增大过程中即d 增大，电容C 减小，A 项错误．电容器始终与电源连接．两极板电压不变．据电容的定义式C ＝Q U知电荷量减少，B 项错误．Q 板上的正电荷流向M 点经N 点到电源正极，故φM ＞φN ，C 项错误，D 项正确．3．(多选)一些学校为了保证教室照明条件，采用智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日光灯．其原理图如图所示，R为一光敏电阻，L为一带铁芯的螺线管，在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁，一端用铰链固定在墙上可以自由转动，另一端用一绝缘棒连接两动触头，有关这个智能照明系统的工作原理描述正确的是( )A．光照越强，光敏电阻阻值越大，衔铁被吸引下来B．在光线不足时，光敏电阻阻值变大，电流减小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通C．上面两接线柱和日光灯电路连接D．下面两接线柱和日光灯电路连接答案BC解析由光敏电阻的特性可知，光照强度越强，电阻越小，电流越大，所以A项错误，B项正确；上面两接线柱应接日光灯电路，所以C项正确，D项错误．4.将如图所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中，使杆沿轨道方向固定，就可以对火车运动的加速度进行检测．闭合开关S，当系统静止时，穿在光滑绝缘杆上的小球停在O点，固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器BC的正中央，此时，电压表指针指在表盘刻度中央．当火车在水平方向有加速度时，小球在光滑绝缘杆上移动，滑片P随之在变阻器上移动，电压表指针发生偏转．已知，当火车向左加速运动时，电压表的指针向右偏．则( )A．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做加速运动B．电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做加速运动C．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做减速运动D．电压表指针向左偏，说明火车可能在向左做加速运动答案 A解析因为当火车向左加速运动时，有向左的加速度，弹簧处于伸长状态，滑片P靠近变阻器C端，电压表的指针向右偏．所以，当滑片P靠近变阻器B端时，电压表的指针将向左偏，此时，弹簧将处于压缩状态，火车具有向右的加速度，火车可能在向右做加速运动，也可能在向左做减速运动，A项正确，C、D两项错误；同理可知B项错误．5．(多选)如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，图中虚线表示激光，圆柱体表示随传送带运动的货物，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )A ．当光照射R 1时，信号处理系统获得高电压B ．当光照射R 1时，信号处理系统获得低电压C ．信号处理系统每获一次低电压就计数一次D ．信号处理系统每获一次高电压就计数一次答案 BD解析 激光是照在光敏电阻R 1上，信号处理系统与R 1并联，其电压就是R 1上的电压，当货物挡光时R 1阻值大，电压高，货物挡光一次，就计数(货物的个数)一次，故B 、D 两项正确．6.(多选)为了锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P 固定在一起(弹簧的电阻不计，P 与R 1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R 0＝5 Ω，ab 是一根长为5 cm 的均匀电阻丝，阻值R 1＝25 Ω，电源输出电压恒为U ＝3 V ，理想电流表的量程为0～0.6 A ．当拉环不受力时，滑片P 处于a 端．下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )A ．小明在电路中连入R 0的目的是保护电路B ．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 AC ．当拉力为400 N 时，电流表指针指在0.3 A 处D ．当拉力为400 N 时，电流表指针指在0.5 A 处答案 ABC解析 若电路无电阻R 0，且金属滑片P 在b 端时，回路短路会损坏电源，R 0的存在使电路不出现短路，因此A 项正确；当拉环不受力时，滑片P 在a 端，由闭合电路欧姆定律得，I ＝U R 0＋R 1＝0.1 A ，故B 项正确；拉力为400 N 时，由F ＝k Δx ，则Δx ＝4 cm ，对应的电阻为R aP ＝20 Ω，R 1接入电路的电阻R Pb ＝5 Ω，由闭合电路欧姆定律得，I ′＝U R 0＋R Pb＝0.3 A ，故D 项错误，C 项正确．7．物理兴趣小组的同学要探究一质地均匀的圆柱形热敏电阻的电阻率随温度变化的规律．(1)利用以下实验器材设计实验研究热敏电阻的阻值随温度变化的规律：A．热敏电阻(常温下约300 Ω) B．温度计C．电流表A1(60 mA，约10 Ω) D．电流表A2(3 A，约0.1 Ω)E．电压表V(6 V，约15 kΩ) F．滑动变阻器R1(500 Ω，0.5 A)G．滑动变阻器R2(5 Ω，2 A) H．蓄电池(9 V，0.05 Ω)I．开关一个，导线若干①要求通过热敏电阻的电流从零开始增大，电流表应选择________，滑动变阻器应选择________(填器材前的字母标号)．②请你将图1中的实验器材连接成测量电路．(2)实验的主要步骤：a．在烧杯中加入适量冷水和冰块，形成冰水混合物，正确连接电路，闭合开关，记录电流表、电压表的示数和温度计的示数，断开开关；b．在烧杯中添加少量热水，闭合开关，记录电流表、电压表示数和温度计的示数，断开开关；c．重复b的操作若干次，测得多组数据．①若某次测量中，温度计的示数为t，电流表、电压表的示数分别为I、U，则温度为t时热敏电阻的阻值为________．②若他们得到的热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图2所示，则热敏电阻的阻值随温度变化的函数关系为R＝________．答案(1)①C G ②如图所示(2)①U I ②R 0－R 0－R 1t 1t 解析 (1)热敏电阻中的最大电流约为I ＝E R＝30 mA ，因此选择量程为60 mA 的电流表A 1.由于300 Ω<15 k Ω×10 Ω，电流表采用外接法．由于要求通过热敏电阻的电流从零开始增大，因此滑动变阻器采用分压接法，采用最大阻值为5 Ω的滑动变阻器R 2.(2)根据欧姆定律可知，温度为t 时热敏电阻的阻值为R ＝U I.设电阻随温度变化的函数关系为R ＝kt ＋b ，根据题图2，可知t ＝0时，R ＝b ＝R 0，由图线斜率k ＝R 0－R 1t 1，可得热敏电阻的阻值随温度变化的函数关系为R ＝R 0－R 0－R 1t 1t. 8．如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置．其中R 是滑动变阻器，阻值范围是0～100 Ω，它的金属滑片是杠杆的一端，油量表是由电流表改装而成的，实际是量程为0～0.6 A 的电流表，从指针所指的刻度可知油箱内油面的高度；R ′为校准电阻．已知电源电压为12 V ，油箱空和油箱满时金属滑片恰在滑动变阻器的两端点a 、b 处．(1)当油箱满时，电流表示数恰好为满偏刻度0.6 A ，求校准电阻R′的阻值和油箱空时电流表的示数．(2)若将电流表改换为电压表，用电压表的指针指示的刻度显示油箱内油面的高度，要求油面上升时电压表的读数增大，请将电压表V 画在图中，并标明电压表的“＋”“－”接线柱．若改装后电路中校准电阻的阻值不变，求电压表示数的变化范围．解析 (1)当电流表示数为满偏刻度0.6 A 时，金属滑片在b 处，此时滑动变阻器连入电路的电阻R ＝0.R ′＝U I ＝120.6Ω＝20 Ω. 油箱空时，滑动变阻器连入电路的电阻R ＝100 Ω，则电流表的示数为I 1＝U R′＋R ＝1220＋100A ＝0.1 A. (2)为符合油面上升时，电压表读数增大的要求，应使电压表与校准电阻R′并联，电压表示数变化的范围，由滑片在a 、b 两处时校准电阻R′两端的电压决定．如图所示．U 1＝UR′R ＋R′＝2 V ，U 2＝12 V. 故电压表示数的变化范围为2～12 V.9．某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：灵敏电流表(待改装)，学生电源(电动势为E ，内阻不计)，滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC 热敏电阻R t (PTC 线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t 的关系为R t ＝a ＋kt ，a>0，k>0)．设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作(1)按电路图连接好实验器材．(2)将滑动变阻器滑片P 滑到________端(填“a”或“b”)，单刀双掷开关S 掷于________端(填“c”或“d”)，调节滑片P 使电流表________，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 和对应的电流表的示数I ，然后断开开关．请根据温度表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表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表．根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在________侧(填“左”或“右”)，刻度线分布是否均匀？________(填“是”或“否”)．答案 (2)a c 满偏 (3)E R ＋a ＋kt(4)右 否 解析 (2)分析电路可知滑动变阻器为限流式接法，所以闭合开关前，使它的阻值处于最大值状态，即将滑片P 滑到a 端．为了设计表盘刻度，应使开关掷于c 处，调节滑片，使电流表满偏．(3)把开关置于d 端，根据闭合电路欧姆定律得I ＝E R ＋R t，又R t ＝a ＋kt ，联立得出电流与温度的关系式为I＝ER＋a＋kt.(4)因为R t＝a＋kt(且a>0，k>0)，所以温度越低，电阻越小，回路中I越大，所以低温刻度在右侧，由(3)中关系式可知电流与温度不是线性关系，所以刻度线分布不均匀．10．为了节能环保，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)．(1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲所示的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线．由图像可求出照度为1.0 lx时的电阻约为________k Ω.(2)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________(填“AB”或“BC”)之间，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件．(3)用多用电表“×10 Ω”挡，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙所示，则线圈的电阻为________ Ω.已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的街铁将被吸合．图中直流电源的电动势E＝6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～10 Ω，2 A)、R2(0～200 Ω，1 A)、R3(0～1 750 Ω，0.1 A)．要求天色渐暗照度降低至1.0 lx 时点亮路灯，滑动变阻器应选择________(填“R 1”“R 2”或“R 3”)．为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地________(填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻．答案 (1)2.0 (2)AB 如图所示(3)140 R 3 减小解析 (1)根据题目甲直接读出对应的照度为1.0 lx 时的电阻约为2.0 k Ω.(2)光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，所以白天光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；动触点与C 接触；晚上的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以动触点与A 接通。

2021年高考物理一轮复习实验11 传感器的简单应用练习（含解析）1．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究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，在上图所示的实物图上连线．答案：见解析解析：常温下待测热敏电阻的阻值(约4～5 Ω)较小．应该选用安培表外接法．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．(1)实验电路如图所示．(2)根据电路图，连接实物图如图所示．2．A 、B 两块正对的金属板竖直放置，在金属板A 的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球．两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R 1为光敏电阻，R 2为滑动变阻器，R 3为定值电阻．当R 2的滑动触头P 在a 端时闭合开关S.此时电流表A 和电压表V 的示数分别为I 和U ，带电小球静止时绝缘细线与金属板A 的夹角为θ，电源电动势E 和内阻r 一定．则以下说法正确的是( )A ．若将R 2的滑动触头P 向b 端移动，则I 不变，U 增大B ．保持滑动触头P 不动，用更强的光照射R 1，则I 增大，U 增大C ．保持滑动触头P 不动，用更强的光照射R 1，则小球重新达到稳定后θ变大D ．保持滑动触头P 不动，用更强的光照射R 1，则U 的变化量的绝对值与I 的变化量的绝对值的比值不变答案：D 解析：由题中电路图可看出，电压表V 测量的是路端电压大小，电路稳定时R 2支路中无电流，R 2两端电压为零，将R 2的滑动触头向b 端移动不会影响电压表V 和电流表A 的读数，故选项A 错误；两极板A 、B 之间的电压等于光敏电阻R 1两端的电压，用更强的光照射R 1，R 1的阻值变小，电路电流I 变大，路端电压U 变小，R 3两端电压变大，R 1两端电压变小，则小球重新达到稳定后θ变小，故选项B 、C 均错误；设强光照射R 1前电压表V 和电流表A 的示数分别为U 1、I 1，强光照射R 1后电压表V 和电流表A 的示数分别为U 2、I 2，则E ＝U 1＋I 1r ，E ＝U 2＋I 2r ，解得r ＝U 2－U 1I 1－I 2＝ΔU ΔI，可见选项D 正确． 3．(xx·长春模拟)温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E ＝9.0 V ，内电阻不计；G 为灵敏电流表，其内阻R g 保持不变；R 为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S ，当R 的温度等于20 ℃时，电流表示数I 1＝2 mA ；当电流表的示数I 2＝3.6 mA 时，热敏电阻的温度是( )A ．60 ℃B ．80 ℃C ．100 ℃D ．120 ℃答案：D 解析：当t＝20 ℃时，由图可知R＝4 kΩ，根据闭合电路欧姆定律E＝I(R g ＋R)，解得R g＝0.5 kΩ；当I2＝3.6 mA时，R＝2 kΩ，对应的热敏电阻温度为120 ℃.940736 9F20 鼠@G40120 9CB8 鲸24662 6056 恖33145 8179 腹36995 9083 邃vI228596 6FB4 澴Ii-。

2021届高考物理必考实验十二：传感器的简单使用1.实验原理(1)传感器的作用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)。

(2)传感器的工作过程通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定的规律转换成便于测量的信号。

例如,光电传感器是利用光敏电阻将光信号转换成电信号;热电传感器是利用热敏电阻或金属热电阻将温度信号转换成电信号。

转换后的信号经过电子电路的处理就可达到方便检测、自动控制、遥控等各种目的。

传感器工作的原理可用下图表示:2.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、滑动变阻器、开关、导线等。

3.实验步骤及数据处理(1)研究热敏电阻的热敏特性①实验步骤a.按图所示连接好电路,将热敏电阻绝缘处理。

b.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。

c.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出的热敏电阻的阻值。

d.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。

②数据处理a.根据记录数据,把测量到的温度、电阻阻值填入下表中,分析热敏电阻的特性。

次数123456待测量温度/℃电阻/Ωb.在坐标系中,粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线。

c.根据实验数据和R-t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。

(2)研究光敏电阻的光敏特性①实验步骤a.将光电传感器、多用电表、灯泡、滑动变阻器按图所示电路连接好,其中多用电表置于“×100”的欧姆挡。

b.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。

c.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。

d.观察用手掌(或黑纸)遮光时电阻的阻值,并记录。

②数据处理把记录的结果填入下表中,根据记录数据分析光敏电阻的特性。

第4讲实验：传感器的简单应用基础巩固1.唱卡拉OK用的话筒内有传感器,其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转换为电信号。

下列说法正确的是( )A.该传感器是根据电流的磁效应工作的B.该传感器是根据电磁感应原理工作的C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势2.传感器是一种采集信息的重要器件,如图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路,当待测压力作用于膜片电极上时,下列说法中正确的是( )①若F向下压膜片电极,电路中有从a到b的电流;②若F向下压膜片电极,电路中有从b到a的电流;③若F向下压膜片电极,电路中不会有电流产生;④若电流表有示数,说明压力F发生变化;⑤若电流表有示数,说明压力F不会发生变化。

A.②④B.①④C.③⑤D.①⑤3.关于传感器工作的一般流程,下列说法中正确的是( )A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件B.电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量C.非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量D.非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量4.如图所示为电容式传感器部分构件的示意图。

当动片(实线图)和定片(虚线图)之间正对扇形区的圆心角的角度θ发生变化时,电容C便发生变化,图中能正确反映C和θ间函数关系的是( )5.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像。

按图甲连接电路,提供8 V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)图乙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。

实验9：传感器的简单使用一、实验目的1．知道传感器的作用。

2．观察热敏电阻和光敏电阻的阻值是如何随热信号和光信号而变化的。

二、传感器的工作原理1．概念能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成______的器件或装置，叫传感器。

2．组成一般由敏感元件、转换器件、转换电路三个部分组成。

3．原理通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。

例如，光电传感器利用________将光信号转换成电信号；热电传感器利用________将温度信号转换成电信号。

4．流程5．传感器的分类（1）按输入量分类，如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时，相应的传感器被称为____传感器、____传感器、____传感器、速度传感器、加速度传感器。

（2）按传感器的工作原理分类，可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等。

三、实验器材热敏电阻、光敏电阻、多用电表、烧杯、温度计、热水、光电计数器、强光源、学生电源、小灯泡、滑动变阻器、开关等。

四、实验步骤1．研究热敏电阻的热敏特性（1）将热敏电阻与欧姆表接成电路，如图所示。

（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热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。

（5）根据记录数据，把测量到的温度、电阻值填入下表中，分析热敏电阻的特性。

（6）在如图所示坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图象。

（7）根据实验数据和R－t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。

2．研究光敏电阻的光敏特性（1）将光电传感器、欧姆表、灯泡、滑动变阻器如图所示电路连接好，其中多用电表置于欧姆“×100”挡。

实验十二传感器的简单使用研究热敏电阻的特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．2．实验器材半导体热敏电阻、多用电表、温度计、铁架台、烧杯、凉水和热水．3．实验步骤(1）按图1连接好电路，将热敏电阻绝缘处理；图1(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．4．数据处理在图2坐标系中，粗略画出热敏电阻的阻值随温度变化的图线．图25．实验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．6．注意事项实验时,加热水后要等一会儿再测热敏电阻阻值，以使电阻温度与水的温度相同，并同时读出水温．研究光敏电阻的光敏特性1．实验原理闭合电路欧姆定律，用欧姆表进行测量和观察．2．实验器材光敏电阻、多用电表、小灯泡、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、滑动变阻器如图3所示电路连接好,其中多用电表置于“×100”挡;图3(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，强光照射下电阻值很小；(2）光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．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.命题点一教材原型实验例1 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．某学习小组的同学拟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。

姓名，年级：时间：课时作业51 实验:传感器的简单应用时间:45分钟1．(多选）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（BD ）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，其电阻率减小,电阻值在其他条件不变时减小，导电性能变好，故B、D正确．2．（多选）传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件．如图所示，图乙、图丙中是两种常见的电容式传感器的示意图,现将图乙、图丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)，下列实验现象中正确的是（BD )A．当乙传感器接入电路进行实验时,若F变小，则电流表指针向右偏转B．当乙传感器接入电路进行实验时，若F变大，则电流表指针向右偏转C．当丙传感器接入电路进行实验时，若导电溶液深度h 变大，则电流表指针向左偏转D．当丙传感器接入电路进行实验时,若导电溶液深度h变小，则电流表指针向左偏转解析：当乙传感器接入电路进行实验时，若F变小，电容器两极板间的距离增大，根据电容的决定式C＝εr S4πkd得知，电容减小，而电压不变，则由Q＝CU可知，电容器所带的电荷量减少，电容器放电，电路中有顺时针方向的电流，则电流表指针向左偏转，选项A错误；当乙传感器接入电路进行实验时，若F变大，电容器两极板间的距离减小，同理可知，电容器所带的电荷量增加，电容器充电,电路中有逆时针方向的电流，则电流表指针向右偏转，选项B正确；当丙传感器接入电路进行实验时,若导电溶液深度h变大，两电极正对面积增大，电容增大，而电压不变，则电容器充电，电路中有逆时针方向的电流，则电流表指针向右偏转，选项C错误；当丙传感器接入电路进行实验时，若导电溶液深度h变小,两电极正对面积减小,电容减小，而电压不变,则电容器放电，电路中有顺时针方向的电流，则电流表指针向左偏转，D项正确．3．如图所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I。

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。