1、考点3 实验:传感器的简单使用1.2020吉林辽源检测,5分(1)某同学用如图所示的电路测量一个电容器的电容,图中R为20 k的电阻,电源电动势为6.0 V,内阻可不计.实验时先将开关S接1,经过一段时间后,当电流表示数为A时表示电容器极板间电压最大.将开关S接2,将传感器连接在计算机上,经处理后画出电容器放电的i-t图象,如图乙所示.由图象可知,图象与两坐标轴所围的面积表示电容器放出的电荷量.试根据i-t图象,求该电容器所放出的电荷量Q=C;该电容器的电容C=F.(计算结果保留2位有效数字)(2)如图丙是某金属材料制成的电阻阻值R随摄氏温度t变化的图象,图中R0表示0 时的电阻,k表示图线的
2、斜率.若用该电阻与电池(电动势E、内阻r),电流表A(内阻Rg),滑动变阻器R串联起来,连接成如图丁所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度值改为相应的温度刻度值,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”.使用“金属电阻温度计”前,先要把电流表(“0”刻度线在刻度盘左侧)的刻度值改为相应的温度刻度值,若温度t1t2,则t1的刻度应在t2的侧(填“左”或“右”);在标识“金属电阻温度计”的温度刻度值时,需要弄清所测温度和电流的对应关系.请利用E、R0、Rg、R(滑动变阻器的有效阻值)、r、k等物理量表示所测温度t与电流I的关系式t=.2.2019广东广州毕业班综合测试,9分用如图(a)所示
3、的电路测量铂热敏电阻的阻值与温度的关系.(1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至端(填“A”或“B”).(2)实验测得不同温度下的阻值,并绘出如图(b)所示的Rt-t关系图线,根据图线写出该热敏电阻的Rt-t关系式Rt=().(3)铂热敏电阻对温度变化的感应很灵敏,可以制成电阻温度计.请利用开关、导线、铂热敏电阻、图(a)中某一电表和图(c)所示的恒流源(调节旋钮时可以选择不同的输出电流,且输出电流不随外部条件的变化而变化),设计一个简易电阻温度计并在图(d)的虚线框内画出电路原理图.(4)结合图(b)的关系图线,选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电表达到满偏时,电阻温度计所测温度为
4、.如果要提高该温度计所能测量的最高温度值,请提出一种可行的方法:.3.2019河南郑州第二次质量预测,10分物理小组找到一根拉力敏感电阻丝,其阻值随拉力F变化的图象如图甲所示,小组按图乙所示电路制作了一个简易“吊秤”.电路中电源电动势E=3 V,内阻r=1 ;灵敏毫安表量程为10 mA,内阻Rg=5 ;R1是可变电阻,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.通过光滑绝缘环可将重物吊起,不计敏感电阻丝重力,现完成下列操作步骤: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.滑环下吊上已知重力的重物,测出电阻丝与
5、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.将毫安表刻度盘改装为重力刻度盘.(1)试写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式F=.(2)设R-F图象斜率为k,试写出毫安表示数I与待测重物重力G关系的表达式,I=(用E、r、R1、Rg、R0、k、表示).(3)若R-F图象中R0=100 ,k=0.5 /N,测得=60,毫安表指针半偏,则待测重物重力G=N.(4)关于改装后的重力刻度盘,下列说法正确的是.A.重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线均匀B.重力零刻度线在毫安表零刻度
6、处,刻度线均匀C.重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线不均匀D.重力零刻度线在毫安表零刻度处,刻度线不均匀(5)若电源电动势不变,内阻变大,其他条件不变,用这台简易“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”).考点3实验:传感器的简单使用1.(1)0(1分)8.810-10(8.210-109.410-10均可)(1分)1.510-4(1.410-41.610-4均可)(1分)(2)右(1分)1kEI-(Rg+R+r+R0)(1分)解析:(1)电容器串联在电路中,电容器充电完毕后,电路断路,故电路中电流为0时表示电容器极板间电压最大.图线与两坐标轴所围成的面积就
7、是电容器放出的电荷量Q,数格子,满半格的算1格,不足半格的不计数,共88(8294均可)格;每一小格表示电荷量为It=2010-6 A0.510-6 s=10-11 C,故Q=8.810-10 C(8.210-109.410-10 C均可),则电容C=QU=8.810-106.0 F=1.510-4 F(由于数的格数有误差,结果为1.410-41.610-4 F均可).(2)温度t1t2,电阻R1I2,故t1的刻度应在t2的右侧;根据闭合电路欧姆定律,有E=Ir+IR+IRg+IR,根据金属电阻与温度的关系图象,得到R=R0+kt,联立得到t=1kEI-(Rg+R+r+R0).2.(1)B(1
8、分)(2)50+t(2分)(3)如图所示(2分)(4)50(2分)将恒流源的输出电流调小(其他方法合理也给分,2分)解析:(1)由于实验电路采用滑动变阻器的限流接法,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至接入电路中阻值最大处,即滑动变阻器的滑片应移至B端.(2)根据Rt-t关系图线,可知其在纵轴上的截距为50 ,图线的斜率大小为1 /,则该热敏电阻的Rt-t关系式为Rt =50+t().(3)由于铂热敏电阻的阻值与温度的关系为线性关系,而电源为恒流源,根据欧姆定律U=IR,可知应选择电压表并联在铂热敏电阻两端.(4)选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电压表达到满偏时电阻两端电压为15 V
9、,由欧姆定律U=IR,可得铂热敏电阻的阻值为100 ,结合图(b)可知对应的温度为50 .要提高该温度计所能测量的最高温度值,对应的铂热敏电阻的阻值需要提高,电压表的最大量程已确定,由欧姆定律U=IR可知,可以将恒流源的输出电流调小.3.(1)G2cos(2分)(2)Er+Rg+R1+R0+kG2cos(2分)(3)600(2分) (4)C(2分)(5)不变(2分)解析:(1)敏感电阻丝上的拉力为F,受力分析可得2Fcos =G,解得F=G2cos .(2)由图甲可知,敏感电阻丝电阻R=R0+kF=R0+kG2cos,对图乙所示电路,由闭合电路欧姆定律,可得I=Er+Rg+R1+R=Er+Rg+R1+R0+kG2cos .(3)不悬挂重物时,毫安表指针满偏,为10 mA,即0.01 A=Er+Rg+R1+R0;若毫安表半偏,为5 mA ,0.005 A=Er+Rg+R1+R,联立解得R=400 ,由R=R0+kF解得F=600 N,由F=G2cos解得G=600 N.(4)由I=Er+Rg+R1+R0+kG2cos可知,重力零刻度线在毫安表满刻度处,刻度线不均匀,选项C正确.(5)若电源电动势不变,内阻增大,其他条件不变,用这台简易“吊秤”称重前,已经调节可变电阻使毫安表满偏,相当于减小了可变电阻R1的阻值,则测量结果不变.