适用于新高考新教材浙江专版2025届高考物理一轮总复习第12单元交变电流电磁振荡电磁波传感器实验练17利用传感器制作简单的自动控制装置新人教版

试验练17利用传感器制作简洁的自动限制装置1.(2024浙江温州期末)关于这些装置,下列说法正确的是()A.图甲中装置霍尔元件左右移动时,能产生霍尔电压的原理是电磁感应B.图乙中物体向左移,则电容器的电容变小C.图丙装置中通过物体位置变更引起线圈的自感系数变更从而将位置量转换成电学量D.图丁装置只要有声音,即使不接入电源,R两端也有电压2.某种光电式火灾报警器的原理如图所示,由红外光源放射的光束经烟尘粒子散射后照耀到光敏电阻上,光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比,其阻值随光强的增大而减小。闭合开关,当烟雾浓度达到确定值时,干簧管中的两个簧片被磁化而接通,触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警,下列调整正确的是()A.增大电阻箱R1的阻值B.增大电阻箱R2的阻值C.增大电源E3的电动势D.增大干簧管上线圈的匝数3.热敏电阻的阻值会随温度的变更而变更。试验小组用伏安法测量某热敏电阻的阻值,并探讨其阻值与温度的关系,试验室可供应的器材有:热敏电阻Rt(阻值在几百到几千欧的范围内);电压表V(量程为0~15V,内阻约3kΩ);电流表A(量程为0~10mA,内阻约1Ω);滑动变阻器R(最大阻值20Ω);蓄电池(电动势为E=12V,内阻不计);开关、导线若干。甲乙丙(1)为了减小热敏电阻测量误差,图甲中电压表右侧导线接(选填“a”或“b”);正确连接电路后,调整恒温箱中的温度,调整滑动变阻器的滑片P,使电流表和电压表示数在合适数值,记录对应的电流表和电压表的示数,并算出热敏电阻的阻值Rt。多次变更温度t,算出对应的阻值Rt。

(2)在坐标纸上作出Rt与温度t的关系图像如图乙所示。由图乙可知,当电压表的示数为9.0V,电流表的示数为3.0mA时,热敏电阻所在处的温度约为℃。

(3)试验小组用该热敏电阻设计了如图丙所示的保温箱温度限制电路,Rt为热敏电阻,R2为电阻箱,限制系统可视为R=300Ω的电阻,电源的电动势E0=10V(内阻不计)。当通过限制系统的电流小于2mA时,加热系统将开启为保温箱加热;当通过限制系统的电流达到2mA时,加热系统将关闭。若要使得保温箱内温度低于48℃,加热系统就开启,应将R2调为Ω。

4.新型材料制作成各种各样的电阻被广泛应用。如热敏电阻、气敏电阻、压力电阻等。(1)气体泄漏检测装置电路如图甲所示,电源电压不变,L为指示灯,R为气敏电阻,其阻值与气体浓度关系如图乙所示,当检测到气体浓度增大时,电流表示数(选填“增大”“不变”或“减小”)。

(2)温度检测装置会运用热敏电阻。小珠利用图丙所示电路探究热敏电阻R'与温度关系。已知电源电压恒定,R1为阻值可调的电阻器,当渐渐上升M中液体温度,电流表的示数渐渐增大,热敏电阻R'的阻值随温度的上升而(选填“增大”“不变”或“减小”);为了测量更高温度,可调电阻器R1的阻值应调得更(选填“大”或“小”)。

(3)如图丁所示,压力电阻R″的阻值随压力增大而减小,某同学利用压力电阻R″、疼惜电阻R2以及一个电压表(未画出)设计了一个称重装置,在图丁的电路中画上电压表能反映重力大小变更的电路。要求:电压表的读数会随重力增大而增大。(4)小明设计了一个电子拉力计,图戊是其原理图。硬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R3间的摩擦不计)。定值电阻R0=5Ω,ab是一根长为5cm的匀整电阻丝,其阻值R3=25Ω,电流表的量程为0~0.6A。①闭合开关S4后,若不受拉力时滑片在a端,电流表的读数为0.1A,则电源电压为V;

②已知该弹簧伸长的长度L与所受拉力F间的关系如图己所示。则当开关S4闭合后,当电流表的读数为0.3A时,作用在拉环上水平向右的拉力为N。

5.有一种自动限制装置,利用热敏电阻作为传感器,借助电磁开关可实现自动监控温度,从而进行火灾报警,电磁开关的内部结构如图甲所示,1、2接线柱之间是励磁线圈,3、4两接线柱分别与触点和弹簧片连接,当励磁线圈中电流大于50mA时,电磁铁吸合衔铁,弹簧片和触点连接,3、4接通;电流小于50mA时,3、4分开。正常状况下,环境温度保持在24℃左右,为使环境温度高于40℃时报警器起先报警,请依据以下供应的器材完成自控监测火灾的电路设计。热敏电阻:其电阻随温度变更的图像如图乙所示;电磁开关:线圈电阻为150Ω;电源:电动势为20V,内阻可忽视;定值电阻:R1=200Ω、R2=210Ω;报警器;开关;导线若干。甲乙丙(1)由图乙可知,此热敏电阻的阻值随温度按(选填“线性”或“非线性”)规律变更。

(2)图丙中定值电阻应选择(选填“R1”或“R2”)。

(3)请在图丙中补充完整电路图。(4)若考虑疼惜电阻和励磁线圈电阻因长时间通电导致升温,使得电阻值增加,则报警将会(选填“提前”“延后”或“不变”)。

参考答案试验练17利用传感器制作简洁的自动限制装置1.C解析图甲中装置霍尔元件左右移动时,能产生霍尔电压的原理是带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而发生偏转,不是电磁感应,选项A错误;图乙中物体向左移,插入电容器的电介质增加,则电容器的电容变大,选项B错误;图丙装置中通过物体位置变更引起线圈的自感系数变更从而将位置量换转成电学量,选项C正确;图丁装置是电容话筒一样利用振膜接受空气振动信号,振膜与固定的平面电极之间形成一个电容,两者之间的距离变更会导致其电容的变更。在电容两端施加固定频率及大小的电压,通过电容的电流就会变更。将这个电流信号进行转换,即可输出音频信号。但是只有声音,不接入电源,R两端不会有电压,选项D错误。2.D解析增大电阻箱R1的阻值,则红外光源发出的红外线强度减小,若烟雾浓度降低,则光敏电阻接收的光强降低,阻值变大,则干簧管的电流减小,干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通,蜂鸣器不能报警,选项A错误;同理,若烟雾浓度降低,则光敏电阻接收的光强降低,阻值变大,若再增大电阻箱R2的阻值,则干簧管的电流减小,干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通,蜂鸣器不能报警,选项B错误;增大电源E3的电动势,对干簧管的通断无影响,选项C错误;增大干簧管上线圈的匝数,使干簧管在电流减小时增加磁性,则干簧管中的两个簧片被磁化而接通,触发蜂鸣器报警,选项D正确。3.答案(1)b(2)48(3)1700解析(1)因为有RV(2)当电压表示数为9.0V,电流表的示数为3.0mA时,热敏电阻的阻值为Rt=UI=9.依据图乙可知热敏电阻所处的温度约为48℃。(3)取限制系统电流为I0=2mA=0.002A由图乙知,当温度为48℃时热敏电阻的阻值为3.0×103Ω,依据闭合电路欧姆定律,有I0=E代入数据得R2=1700Ω所以若要使得保温箱内温度低于48℃,加热系统就开启,应将R2调为1700Ω。4.答案(1)增大(2)减小大(3)见解析(4)3V400N解析(1)由图乙可知,气敏电阻阻值R随气体浓度增大而减小,所以当气体浓度增大时,甲图电路回路的总电阻变小,因此总电流增大,所以电流表示数增大。(2)因为当渐渐上升M中液体温度,电流表的示数渐渐增大,说明图丙回路总电阻变小,即热敏电阻R'的阻值随温度的上升而减小。由上可知,温度越高热敏电阻R'的阻值小,回路电流会更大,为了疼惜电路可调电阻器R1的阻值应调得更大,才能测量更高的温度。(3)因并联电路中各支路两端电压相等,串联电阻起分压作用,图丁两电阻串联连接,又因为压力电阻R″阻值随压力增大而减小,所以压力越大,压力电阻R″的阻值越小,依据串联电路分压原理可知,压力电阻R″分得的电压越小,而疼惜电阻R2分得的电压越大,因此电压表与疼惜电阻R2并联。如图所示。(4)由图戊可知,当不受拉力时滑片在a端时,回路总电阻为R总=R3+R0=30Ω,因为I=0.1A,所以电源两端电压为E=IR总=3V。由题可知ab电阻丝单位长度的阻值为r=25Ω5cm=5Ω/cm,当电流表的读数为I1=0.3A,回路总电阻为R总'=EI1=10Ω,所以接进电路的电阻丝的电阻为Rab=R总'-R0=5Ω,则电阻丝接进电路的长度为L'=Rabr=1cm,故弹簧的伸长量为ΔL=5cm5.答案(1)非线性(2)R2(3)见解析图(4)延后解析(1)由图乙可知,热敏电阻的阻值随温度按非线性规律变更。(2)由题意可得,当电路中的总电阻为R=EI=400Ω时,