1、实验十二 传感器的简单使用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
2、、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
3、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。(1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式是_。(2)若电压表指针指在满刻度的位置，此时系统的加速度大小为_和方向向_(选填“左”或“右”)。【解析】(1)当振子向左偏离变阻器中间位置x距离时，对振子，根据牛顿第二定律得：2kx=ma根据欧姆定律和串联电路分压特点得：U=E联立得：a=(E-2U)(2)由加速度的表达式可知，a与U是线性关系，所以加速度仪的刻度盘是均匀的，当变阻器滑片滑到
4、最右端时电压表的读数等于电源的电动势E，若电压表指针指在满刻度的位置时，电压值为：U=E。代入到加速度a的表达式得：a=-，负号表示方向向左。答案：(1)a=(E-2U)(2)左3.(2020衡阳模拟)实验室中有热敏电阻Rt、电炉丝、电磁继电器、电源E(3.6 V，内阻不计)、电阻箱R0(0999.9 )、开关K和导线若干，某同学设计了如图1所示的温控电路，当通过电磁继电器线圈的电流达到20 mA时，衔铁被吸合，电炉丝停止加热；当通过继电器线圈的电流降到18 mA时，衔铁与继电器分开，电炉丝通电加热，图2为热敏电阻Rt的阻值与温度t的关系。该同学主要实验过程如下，完成下列填空：(1)用多用电表
5、的欧姆“1 ”挡测继电器线圈的电阻时，主要步骤如下：a.将选择开关旋至“1 ”挡，短接两表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆挡“0”刻度b.调节多用电表的指针定位螺丝，使指针指在直流电流“0”刻度c.将多用电表的选择开关旋至“OFF”d.将两表笔直接连到图1中的1、4两点，读出欧姆表的示数即继电器线圈的电阻值以上步骤中存在错误的一项是_。改正后正确的步骤顺序为_。(填步骤前的字母)(2)已知继电器线圈的电阻为25.0 。该同学将电阻箱的阻值调为75.0 ，则该温控器的温度控制范围在_之间；若要提高控制的温度，则需要将电阻箱的阻值_(选填“调大”或“调小”)。(3)正确设计电路后闭合K，发现电
6、炉丝发热，Rt温度一直升高但继电器并不吸合。将多用电表选择开关旋至直流电压“10 V”挡，将表笔分别接到图1中1、2、3、4各点进行故障排查，现象如表，则可知_。表笔位置1、23、23、44、1电表示数3.60 V3.60 V00A.开关K断路B.电阻箱断路C.热敏电阻Rt短路D.电磁继电器线圈短路【解析】(1)由于欧姆表不能直接测量带电源的电路，应该断开开关后再放到1、4直接测量继电器的电阻，所以上述步骤中的d有错误，欧姆表的正确的操作步骤是badc。(2)当通过电磁继电器线圈的电流达到20 mA时，衔铁被吸合，电炉丝停止加热；当通过继电器线圈的电流降到18 mA时，电炉丝加热，所以回路中的
7、电流取值范围是1820 mA，当继电器线圈的电阻为25.0 ，电阻箱的阻值调为75.0 ，利用闭合电路欧姆定律I=可解得此时热敏电阻的取值范围为80100 ，结合图象可知温度的取值范围为5060 ，若要提高控制的温度，即热敏电阻的阻值变小，则需要将电阻箱的阻值调大，保持回路中电流的取值范围不变。(3)从图中可以看出电表在测量电阻箱的电压时为电源电动势，所以回路中应该出现了电阻箱断路的故障，所以选B。答案：(1)dbadc(2)5060 调大(3)B4.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
8、Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 )，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 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，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 。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器_(选填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统：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_；滑动变阻器的滑片应
9、置于_(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_。将开关向_(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_。(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。【解析】(1)热敏电阻工作温度达到60 时，报警器报警，故需通过调节电阻箱使其电阻为60 时热敏电阻的阻值，即调节到阻值650.0 ，使报警器能正常报警，连线如图所示(2)由R= =1 800 可知，滑动变阻器应选R2。(3)电阻箱的电阻值应调为热敏电阻在60 时的阻值，即650.0 。滑动变阻器的滑片应置于b端，使开关接通后回路中电流最小，以保护报警器，即防止因过载而损坏报警器。应将开关向c端闭合，然后对系统进行调节，使报警器开始报警。答案：(1)见解析(2)R2(3)650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏c报警器开始报警