1、传感器的简单使用1、利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器,一般体积很小,可以用来测量很小范围内的温度变化,反应快,而且精确度高。1.如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路,其他因素不变,只要热敏电阻所处区域的温度降低,电路中电流将变_(填“大”或“小”)。2.上述电路中,我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度,就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中央的温度为20C(如图甲所示),则25C的刻度应在20C的刻度的_(填“左”或“右”)侧。3.为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内的温度变化,请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。2、在“用数字化信
2、息技术研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中:1.让小车以不同速度靠近螺线管,记录下挡光片通过光电门的挡光时间t内感应电动势的平均值E,改变速度进行多次实验,得到多组t与E,若以为纵坐标、_为横坐标作图可以得到一条正比例函数图线。2.本实验中需要用到的传感器是光电门传感器和_传感器。3.记录下小车某次匀速向左运动至最后撞上螺线管停止的全过程中感应电动势与时间的变化关系, 如图所示,挡光时间t内图像所围阴影部分面积为S增加小车的速度再次实验得到的面积S_S(选填“”“”或“=”)。3、 实验室中有热敏电阻Rt、电炉丝、电磁继电器、电源E(3.6V,内阻不计)、电阻箱R0(0999
3、.9)、开关K和导线若干,某同学设计了如图甲所示的温控电路,当通过电磁继电器线圈的电流达到20mA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18mA时,衔铁与继电器分开,电炉丝通电加热,图乙为热敏电阻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.用多用电表的电阻“1”挡测继电器线圈的电阻时,主要步骤如下:a.将选择开关旋至电阻“1”挡,短接两表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“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“0A”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甲中的1、4两点,读出欧姆表的示数即继电器线圈
4、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_(填“调大”或“调小”)3.正确设计电路后闭合开关K,发现电炉丝发热,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”挡,将表笔分别接到图甲中1、 2、3、4各点进行故障排查,现象如下表,则发生的故障为( )表笔位置1、23、23、44、1电表示数3.60V3.60V00A.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4、
5、为制作电子吊秤,物理小组找到一根拉力敏感电阻丝,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),它的电阻也随之发生变化,其阻值R随拉力F变化的图象如图(a)所示,小组按图(b)所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E=3V,内阻r=1;灵敏毫安表量程为10mA,内阻Rg=50;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两接线柱上。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起,不计敏感电阻丝重力,具体步骤如下: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:滑环下吊已知重力的重物G,测出电阻丝
6、与竖直方向的夹角为;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.写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式F=_；2.若图(a)中R0=100，图象斜率k=0.5/N，测得=60，毫安表指针半偏，则待测重物重力G=_N；3.改装后的重力刻度盘，其零刻度线在电流表_(填“零刻度”或“满刻度”)处，刻度线_填“均匀”或“不均匀”）。4.若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台“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”）
7、。5、热敏电阻是传感电路中常用的电子元件,某实验小组欲探究通过热敏电阻(常温下阻值约为10.0)的电流随其两端电压变化的特点。热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC),正温度系数电阻器(PTC)在温度升高时电阻值变大,负温度系数电阻器(NTC)在温度升高时电阻值变小。现提供下列器材:A.电流表A1(量程0100mA,内阻约1)B.电流表A2(量程01.0A,内阻约0.3)C.电压表V1(量程03.0V,内阻约3k)D.电压表V2(量程015.0V,内阻约10k)E.滑动变阻器R(最大阻值为10)F.电源E(电动势15V,内阻不可忽略)G.开关,导线若干1.该小组测出热
8、敏电阻R1的U图线如图甲中曲线所示,该热敏电阻是_(填“PTC”或“NTC”)。2.请在所提供的器材中选择需要的器材,电流表应选_,电压表应选_(填写器材前面的字母);并在题中的虚线框中画出该小组设计的电路图。3.该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R2的U图线如曲线所示,然后将热敏电阻R1、R2与某电池连成如图乙所示电路。测得通过R1和R2的电流分别为0.30A和0.60A,则该电源的电动势为_V。(结果保留三位有效数字)6、现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,当要求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,流过的电流超过时就会报警),电阻箱(最大阻
9、值为999.9),直流电源(输出电压为,内阻不计),滑动变阻器 (最大阻值为1000),滑动变阻器 (最大阻值为2000),单刀双掷开关一个,导线若干。在室温下对系统进行调节,已知约为18,约为10;流过报警器的电流超过20时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,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.在电路中应选用滑动变阻器_(填“”或“”)。3.按照下列步骤调节此报警系统:电路接通前,需将电阻箱调到一定的阻值,根据实验要求,这一阻值为_;滑动变阻器的滑片应置于_(填“”或“”)端附近,不能置于另一端的原因是_。将开关向_(填“”或“”)端闭合
10、,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。7、如图甲所示的光电门传感器是测定物体通过光电门的时间的仪器。其原理是发射端发出一束很细的红外线到接收端,当固定在运动物体上的一个已知宽度为d的挡光板通过光电门挡住红外线时,和它连接的数字计时器便记下挡光的时间,则可以求出运动物体通过光电门时的瞬时速度大小。1.为了减小测量瞬时速度的误差,应该选择宽度比较_(填“宽”或“窄”)的挡光板。2.如图乙所示是某同学利用光电门传感器探究小车加速度与力之间关系的实验装置,他将该光电门固定在水平轨道上的B点,用不同重物通过细线拉同一小车,小车每次
11、都从同一位置A点由静止释放。如图丙所示,用游标卡尺测出挡光板的宽度d=_mm,实验时将小车从图乙A点静止释放,由数字计时器记下挡光板通过光电门时的挡光时间=0.02s,则小车通过光电门时的瞬时速度大小为_m/s;实验中设小车的质量为m1,重物的质量为m2,则在m1与m2满足关系_时可近似认为细线对小车的拉力大小与重物的重力大小相等;测出多组重物的质敢m2和对应挡光板通过光电门时的挡光时间,并计算出小车经过光电门时的速度v,通过描点作出线性关系图象,可间接得出小车的加速度与力之间的关系。处理数据时应作出_(填“v2m1”或“v2m2”)图象;某同学在中作出的线性关系图线不过坐标原点,如图丁所示(
12、图中的m表示m1或m2),其可能的原因是_。8、如图甲所示为一利用光敏电阻测量储液罐中液面高度装置的示意图.当罐中装满液体时,液面与出液口高度差为h,罐外有一竖直放置的管,管内一侧有沿竖直线排列的多个光敏电阻,另一侧有一列光强稳定的光源.液面上一浮块与一块遮光板通过绕过定滑轮的细线相连,遮光板可随浮块的升降在管内上下运动,光敏电阻的总长度和遮光板的总长度都为h.当储液罐内装满液体时,遮光板的上沿与最下面的光敏电阻的下边缘等高,管内的光均匀地照射在光敏电阻上,光敏电阻和仪表相连.现要求设计一电路以利用上述装置测量液面的高度.为将问题简化,假设管内只有3个光敏电阻R1、R2、R3,分别位于管的上端
13、、下端和中央,无光照时电阻均为R=10k,被管内光源照亮时电阻均为R=1.0k.给定的仪器还有:直流电源E(电动势为9V,内阻不计),3个定值电阻(阻值分别为R4=2.5k,R5=1.8k,R6=1.5k),电压表V(量程为03V,内阻可视为无穷大),开关S个,导线若干.要求:当罐内装满液体时,电压表恰好为满量程.1.如图乙所示,此时电压表的示数为_V.2. 选择合适的定值电阻,在如图丙所示方框内画出的电路图,并用题中给定的符号标明图中各元件.3.液面与出液口等高时电压表的示数为_V.(结果保留两位有效数字)4.若管内的光强变暗,使得三个光敏电阻被照亮时的阻值均变为1.2k,则定值电阻的阻值应
14、变为_k,便可达到题目要求.(结果保留两位有效数字) 答案以及解析1答案及解析：答案：1.小; 2.右; 3.如图所示解析：1.因为负温度系数热敏电阻温度降低时,电阻增大,故电路中电流会减小。2.由题1的分析知,温度越高,电流越大,25C的刻度应对应较大电流,故在20C的刻度的右侧。 2答案及解析：答案：1. 2.电压; 3.=解析：1.虽然小车靠近螺线管的速度不同,但在光电门每次挡光时间t内通过螺线管的磁通量变化量相同,则2.因本实验的目的是研究回路中感应电动势大小与磁通董变化快慢的关系,光电门传感器测出的时间可反映磁通量变化快慢,而感应电动势大小的测量则需要电压传感器3.由知少,即挡光时间
15、t内图所围阴影部分面积表示螺线管的匝数与通过其磁通量的变化量的乘积,由上述分析可知此式与小车运动的速度无关。 3答案及解析：答案：1.d; badc; 2.5060C; 调大; 3.B解析：1.由于欧姆表不能直接测量带电源的电路,故应该先开开关再将两表笔连接到1、4直接测量继电器线團的电阻,所以步骤d存在错误,正确步骤是badc。2.当通过电磁继电器线圈的电流达到20mA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18mA时,衔铁与继电器分开,电炉丝通电加热,所以回路中的电流值范围是1820mA,当继电器线圈的电阻为25.0时,电阻箱的阻值调为75.0,由闭合电路欧姆定律有,可解
16、得此时热敏电阻的阻值取值范围为80100,结合图像可知温度的取值范围为5060C;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,保持回路中的电流的取值范围不变。3.分析表中数据可知回路中应该出现了电阻箱断路故障,所以选B。 4答案及解析：答案：1. 2.600N 3.满刻度 不均匀 4.不变解析： 5答案及解析：答案：1.PTC; 2.B D 见解析图3.10.0解析：1.由图甲中曲线可知,随电压的增大,电流也增大,电阻消耗功率增大,温度升高,电压与电流比值增大,电阻阻值增大,即随温度升高,电阻阻值增大,该电阻是正温度系数(PTC)热敏电阻。2.由图甲中曲线可知,电压最大
17、值约为12V,故电压表应选择D;电流最大值约为0.4A,故电流表应选择B;加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大,滑动变阻器应采用分压式接法;由于热敏电阻的阻值远小于电压表内阻,所以电流表应采用外接法,电路图如图所示。3.在闭合电路中,电源电动势,由图甲中曲线可知, 电流为0.30A时,电阻R1两端电压为8.0V;电流为0.60A时,电阻R2两端电压为6.0V。则E=8.0V+r0.30A,E=6.0V+r0.60A,解得E=10.0V,r=6.67。 6答案及解析：答案：1.连线如图所示。2. ;3.650.0; ;接通电源后,流过报警器的电流会超过20,报警器可能损坏;报警器开始报警;解析
18、：1.电路连线如图。2.在室温下对系统进行调节,已知约为18,约为10;流过报警器的电流超过20时,报警器可能损坏,可知外电阻的取值范围大约是,报警器的电阻是650.0,所以滑动变阻器的取值范围在250到1150之间,所以滑动变阻器应该选.3.本题采用的是等效替换法,先用变阻箱来代替热敏电阻,所以变阻箱的阻值要调节到热敏电阻的临界电阻也就是在60时阻值为650.0;为防止接通电源后,流过报警器的电流会超过20,报警器可能损坏,滑动变阻器的滑片应置于端;先把变阻箱的电阻接入电路,调节滑动变阻器的电阻,调至报警器开始报警时,保持滑动变阻器的阻值不变,接到热敏电阻,当热敏电阻的阻值是650.0,也就
19、是到了60时,报警器开始报警。 7答案及解析：答案：1.窄; 2.11.40 0.57;v2m2;操作过程中平衡摩擦力过量解析：1.极短时间内的平均速度可以近似认为是该时刻的瞬时速度,所以应该选择宽度比较窄的挡光板。2.游标卡尺的读数d=11mm+0.058mm=11.40mm,小车通过光电门时的瞬时速度大小为。对整体分析,整体的合外力为m2g,当时,可认为拉力F等于m2g。由题意可知,该实验中保持小车质量m1不变,因此,由题意可知,m1、s不变,画出v2m2图象,若图象为过原点的直线,则说明力和加速度成正比,故作出v2m2图象可以得出结论。由图丁可知,m为零,v2不为零,相当于合力为零时,加
20、速度不为零,可知操作过程中平衡摩擦力过量。 8答案及解析：答案：1.1.40; 2.如图所示3.0.43; 4.1.8解析：1.电压表量程为03V,每一小格表示0.1V,可知示数为1.40V.2.当罐内装满液体时,三个光敏电阻均受到光照射,电阻均为R=1.0k,可把三个光敏电阻串联后再与一个阻值为Rx的定值电阻串联,接在直流电源两端,把电压表接在定值电阻两端,则有,故Rx=1.5k,电压表应与电阻R6并联构成电路,当罐内装满液体时,电压表恰好满量程.3.当液面与出液口等高时,光源完全被遮光板遮住,此时三个光敏电阻的阻值均为10k,则电压表的示数为.4.若三个光敏电阻被照亮时的阻值均变为1.2k,为使电压表满量程,则定值电阻阻值变为Rx,Rx满足,解得Rx=1.8k。
