2013届高考物理一轮复习 课时作业 第39讲 实验：传感器的简单应用

用心 爱心 专心 1 20132013 届高三物理总复习精品课时作业届高三物理总复习精品课时作业 第第 3939 讲讲 实验 传感器的简单应用实验 传感器的简单应用 1 现有热敏电阻 阻值随温度升高而变小 电炉丝 电源 电磁继电器 滑动变阻器 开关和导线若干 如图甲所示 试设计一个温控电路 要求温度低于某一温度时电炉丝自动 通电供热 超过某一温度时又可以自动断电 画出电路图并说明其工作过程 甲 解析 热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路 电路图如图乙所 示 乙 工作过程 闭合开关 S 当温度低于设计值时热敏电阻的阻值大 通过电磁继电器的电 流较小 不能使它吸下P K 接通 电炉丝加热 当温度达到设计值时 热敏电阻的阻值减 小到某值 通过电磁继电器的电流达到工作电流 K 断开 电炉丝断电 停止供热 当温度 低于设计值时 又重复前述过程 答案 如图乙所示 工作过程略 2 温度传感器广泛应用于室内空调 电冰箱和微波炉等家用电器中 它是利用热敏电 阻随温度变化而变化的特性工作的 在图甲中 电源的电动势E 9 0 V 内阻可忽略不计 为灵敏电流表 内阻Rg保持不变 R为热敏电阻 其电阻值与温度的变化关系如图乙中的 R t图线所示 闭合开 关 S 当R的温度等于 20 时 电流表的示数I1 2 mA 则当电 流 表的示数I2 3 6 mA 时 热敏电阻R的温度是多少 用心 爱心 专心 2 解析 从图乙查得t 20 时 R的阻值为 4 k 由闭合电路欧姆定律知 E I1 R Rg 得 Rg R k 4 k 0 5 k E I1 9 0 2 当I2 3 6 mA 时 设热敏电阻的阻值为R 则 R Rg k 0 5 k 2 0 k E I2 9 0 3 6 从图乙查得此时对应的温度t2 120 答案 120 3 氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测 它的阻值随一氧化碳浓度 的变化而变化 在图甲所示的电路中 不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同阻值 这样 电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系 观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度 是否超标 有一种氧化锡传感器 其技术资料中给出的是电导 即电阻的倒数 CO 浓度曲线 如图乙所示 在下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图象中正确的是 丙 用心 爱心 专心 3 解析 U0 IR0 一氧化碳的浓度c增大 电导增大 电阻R传减小 ER0 R0 R R传 r U0增大 一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间的关系是正相关关系 但不是正比关系 选项 D 正确 答案 D 4 传感器应用的一个基本思想是 转换 的思想 即利用传感器把难以直接测量的力 学量转换为容易测量的电学量 这种转换既可使测量比较方便 又能输入电子计算机对电学 量所载的信息进行计算和处理 图示为一测速计原理图 其基本原理就是把测量速度这一力 学量转换成电流量进行测量 滑动触头P与某运动物体相连 当P匀速滑动时 电流表有一 定的电流通过 从电流表的示数可得运动物体的速度 已知电源电动势E 4 V 内阻r 10 AB为粗细均匀的电阻丝 其阻值R 30 长度L 30 cm 电容器的电容C 50 F 今测得电流表的示数为 0 05 mA 方向由b流向a 试求运动物体的速度大小 和运动的方向 解析 计算出滑动触头P移过一微小距离 x时电容器上的电压变化 可得电容器上 的充放电电流的表达式 据此可求得速度 先估计流过电阻丝上的电流约为I E r R A 100 mA 0 05 mA 即相比于电阻丝上的电流 电容器中的充放电电流可忽略 故 4 10 30 可视整根电阻丝与电源为串联连接 当滑动触头P移动距离 x时 电容器上的电压变化 U IRx x 则其充放电电流IC 又v 综合 E R r