2025版高考物理考点题型归纳总结（含答案）考点65　实验十六　利用传感器制作简单的自动控制装置

考点65实验十六利用传感器制作简单的自动控制装置强基固本对点练1．传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(电学量)，例如热敏传感器．某热敏电阻RT阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：(1)为了使温度过高时报警器响铃，c应接在________(选填“a”或“b”)处．(2)若要使启动报警的温度降低些，应将滑动变阻器的滑片P向________(选填“左”或“右”)移动．(3)如果在调试报警器报警温度时，发现将报警器放在预定的报警温度的环境时，报警器一直报警，无论如何调节滑动变阻器的滑片P，报警器都一直报警，可能的原因和解决的办法是________________________________________________________________________．2．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0.6lx时的电阻约为______kΩ.照度/lx0.20.40.60.81.01.2电阻/kΩ5.83.72.32.01.8(2)如图乙，是街道路灯自动控制设计电路，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．(3)用多用电表“×10Ω”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，则线圈的电阻为________Ω；已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁将被吸合，图乙中直流电源的电动势E＝6V，内阻忽略不计，滑动变阻器有两种规格可供选择：R1(0～200Ω，1A)、R2(0～2000Ω，0.1A).要求天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择________(填“R1”或“R2”).为使天色更暗时才点亮路灯，应适当将滑动变阻器的滑片向________(填“左”或“右”)端移动．3．[2023·湖南卷]某同学探究弹簧振子振动周期与质量的关系，实验装置如图(a)所示，轻质弹簧上端悬挂在铁架台上，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁，其正下方放置智能手机，手机中的磁传感器可以采集磁感应强度实时变化的数据并输出图像，实验步骤如下：(1)测出钩码和小磁铁的总质量m；(2)在弹簧下端挂上该钩码和小磁铁，使弹簧振子在竖直方向做简谐运动，打开手机的磁传感器软件，此时磁传感器记录的磁感应强度变化周期等于弹簧振子振动周期；(3)某次采集到的磁感应强度B的大小随时间t变化的图像如图(b)所示，从图中可以算出弹簧振子振动周期T＝________(用“t0”表示)；(4)改变钩码质量，重复上述步骤；(5)实验测得数据如下表所示，分析数据可知，弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是________(填“线性的”或“非线性的”)；m/kg10T/sT/sT2/s20.0152.430.2430.0590.0253.140.3140.0990.0353.720.3720.1380.0454.220.4220.1780.0554.660.4660.217(6)设弹簧的劲度系数为k，根据实验结果并结合物理量的单位关系，弹簧振子振动周期的表达式可能是________(填正确答案标号)；A．2πeq\r(\f(m,k))B．2πeq\r(\f(k,m))C．2πeq\r(mk)D．2πkeq\r(m)(7)除偶然误差外，写出一条本实验中可能产生误差的原因：______________________．培优提能模拟练4.高速路入口都安装有称量汽车重量的地磅．如图甲所示是某工厂生产的小型地磅结构图和电路图，其中R是压敏电阻，质量m0＝500kg的秤台平放在压敏电阻上，被称汽车停放在秤台上．已知电路中电源电动势为26V、内电阻r＝10Ω，电流表量程为0.3A、内阻RA＝10Ω，滑动变阻器R′的总电阻为500Ω.如图乙是压敏电阻的阻值R随压力F变化曲线．某设计人员对电流表上刻度重新赋值，使之能够从表盘上直接读出秤台上汽车的质量，他先后进行了以下操作．g＝10m/s2.(1)断开开关S，撤去秤台上的汽车，把万用表的旋钮旋到欧姆“×10挡”，通过正确调零后，用红、黑表笔接在压敏电阻两端，万用表的表针指到如图丙所示，则压敏电阻R此时的电阻值为________Ω.(2)闭合开关S，设计人员通过调节滑动变阻器，使电流表读数为0.10A，并在此处标注为0kg，则此时滑动变阻器R′接入电路的电阻值为________Ω；2500kg处应标注在________A处．(3)设计人员按上述操作逐个刻度赋值后，经长时间使用，发现电池的电动势略有减小、内电阻有所增大．他重新调节滑动变阻器，使秤台空载时电流表读数仍为0.10A，然后再去测量汽车的重量．您认为现在的测量相比汽车真实重量______(填“偏大”“偏小”或“不变”)5．力传感器是高中物理实验中常见的一种传感器，它通过敏感元件把待测力这一物理量转化为相应的电信号来进行测量．(1)如图(a)所示，R1、R2、R3、R4为四个完全相同的应变片，弹性梁在外力的作用下产生形变时，应变片随之被拉伸或压缩，拉伸时电阻值变大，压缩时电阻值变小．现将R2、R3两个应变片粘贴在弹性梁的上表面，R1、R4两个应变片粘贴在弹性梁的下表面．当弹性梁右端受力向下弯曲时，R2、R3的电阻值________，R1、R4的电阻值________(均选填“变大”“变小”或“不变”).采用如图(b)所示的测量电路，已知电源电动势为E，内阻不计．每片应变片的初始电阻为R0.当弹性梁右端受到外力作用，四个应变片的电阻变化量的绝对值均为Δx，则A、B两端的电压UAB＝________________．(2)如图(c)所示为半导体薄膜压力传感器的电阻值R随压力F变化的图线．读图可知，压力为1N时该图像的斜率为________________kΩ/N，压力为5N时该图像的斜率为__________kΩ/N.要使传感器对力的变化测量较为灵敏，应选择在区间____________附近(选填“1N”或“5N”).

考点65实验十六利用传感器制作简单的自动控制装置1．答案：(1)a(2)右(3)在预定的报警温度的环境时该热敏电阻RT和滑动变阻器的总电阻之和过小，可以换一个总阻值大一点的滑动变阻器解析：(1)由题图甲可知，热敏电阻RT在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处．(2)若要使启动报警的温度降低些，热敏电阻的阻值增大，滑动变阻器的滑片P向右移动．(3)在预定的报警温度的环境时该热敏电阻RT和滑动变阻器的总电阻之和过小，电流过大，可以换一个总阻值大一点的滑动变阻器．2．答案：(1)2.7kΩ(2.6～2.8kΩ均可)(2)AB(3)140R2左解析：(1)从图像上可以看出当照度为0.6lx时的电阻约为2.7kΩ(2.6～2.8kΩ均可).(2)当天亮时，光敏电阻的阻值变小，所以回路中电流增大，则衔铁被吸下来，此次触片和下方接触，此时灯泡应该熄灭，说明灯泡接在了AB上．(3)根据欧姆表的读数规则，所以电阻值为R＝14×10Ω＝140Ω，回路中的电流为2mA时回路中需要的电阻Rx＝eq\f(E,I)＝eq\f(6,0.002)Ω＝3000Ω，所以选择滑动变阻器R2比较合理．若要求天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯，则天色更暗时光敏电阻更大，要先保证回路中的电流2mA不变，则应减小滑动变阻器的阻值，即向左滑动滑动变阻器．3．答案：(3)eq\f(t0,10)(5)线性的(6)A(7)受空气阻力的影响解析：(3)从图中可以算出弹簧振子振动周期T＝eq\f(t0,10)(5)分析数据可知，弹簧振子振动周期的平方与质量的比值接近于常量3.95，则弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是线性的；(6)因2πeq\r(\f(m,k))的单位为eq\r(\f(kg,N/m))＝eq\r(\f(kg·m,kg·m/s2))＝s因为s(秒)为周期的单位，则其它各项单位都不是周期的单位，故选A.(7)除偶然误差外，钩码振动过程中受空气阻力的影响可能会使本实验产生误差．4．答案：(1)160(2)800.13(3)偏大解析：(1)欧姆挡选择“×10挡”，则阻值为16×10Ω＝160Ω.(2)当仅有台秤时，压敏电阻的阻值为160Ω，根据闭合欧姆定律得E＝I(R＋R′＋RA＋r)，2500kg的物体在台秤上时，压力为(2500＋500)×10N＝3×104N，压敏电阻的阻值为100Ω，根据闭合电路欧姆定律得E＝I1(R1＋R′＋RA＋r)，解得R′＝80Ω，I1＝0.13A.(3)重新调节滑动变阻器R，使m＝0时，I＝0.10A，由闭合电路欧姆定律得E′＝I(R′＋RA＋r)，可得R′＋RA＋r＝eq\f(E′,I)，因电流不变，E′减小，则R′＋RA＋r减小，当秤上面有汽车时，由闭合电路欧姆定律得E′＝I′(R＋R′＋RA＋r)，可得I′＝eq\f(E′,（R′＋RA＋r）＋R)＝eq\f(I′（R′＋RA＋r）,（R′＋RA＋r）＋R)＝eq\f(I′,1＋\f(R,R′＋RA＋r))，因为(R′＋RA＋r)减小，所以I′减小，则R的阻值偏大，结合图乙可知汽车的质量偏大．5．答案：(1)变大变小eq\f(Δx,R0)E(2)241.751N解析：(1)当弹性梁右端受力向下弯曲时，R2、R3拉伸，电阻变大，R1、R4压缩