2022届高考物理一轮实验抢分专练(十六) 利用传感器制作简单的自动控制装置(含解析)

实验抢分专练(十六)　利用传感器制作简单的自动控制装置 1. (多选)如图所示的电路中，当把半导体材料做成的热敏电阻浸泡到冷水中时，电流表示数增加，则说明(　　) A．热敏电阻在温度越低时，电阻越大 B．热敏电阻在温度越低时，电阻越小 C．半导体材料温度降低时，导电性能变差 D．半导体材料温度降低时，导电性能变好 2.半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图。图中R1为定值电阻，酒精气体传感器R2的阻值随酒精气体浓度的增大而减小。 (1)驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表的读数越__________(选填“大”或“小”)。 (2)如图乙所示为酒精气体传感器R2的阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线。则酒精气体浓度为0时R2的阻值为____________Ω。若某司机呼气酒精浓度为 120 mg/m3，此时R2的阻值为__________Ω。 (3)现有一个电源，电动势为4.8 V，内阻为1 Ω；电压表V量程为5 V，内阻很大；定值电阻R1的阻值为60 Ω；导线若干。按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0时的刻度线应在电压表刻度线的__________V处；酒精气体浓度为50 mg/m3时应在电压表刻度线的________V处。 3.如图所示的传感器装置可以用来测量硬弹簧(即劲度系数较大的弹簧)的劲度系数k，电源的电动势为E，内阻可忽略不计；滑动变阻器全长为L，重力加速度为g。V为理想电压表。当木板(不计重力)上没有放重物时，滑动变阻器的触头位于图中a点，此时电压表示数为零。在木板上放置质量为m的重物，滑动变阻器的触头随木板一起下移。由电压表的示数U及其他给定条件，可计算出弹簧的劲度系数k。(g取9.8 m/s2) (1)写出m、U、k、L、E、g之间所满足的关系式为：__________。 (2)已知E＝1.50 V，L＝12.0 cm，测量结果如表所示： m/kg 1.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 U/V 0.108 0.154 0.290 0.446 0.608 0.740 ①在图中给出的坐标纸上利用表中数据描出m­U 的关系图象。 ②m­U直线的斜率为__________kg/V(结果保留3位有效数字)。 ③弹簧的劲度系数k＝__________N/m(结果保留3位有效数字)。 4. (2018·全国卷Ⅰ)某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25 ～80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性。所用器材有：置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT，其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω；电源E(6 V，内阻可忽略)；电压表(量程150 mV)；定值电阻R0(阻值20.0 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～999.9 Ω)；单刀开关S1，单刀双掷开关S2。 实验时，先按图甲连接好电路，再将温控室的温度t升至80.0 ℃。将S2与1端接通，闭合S1，调节R1的滑片位置，使电压表读数为某一值U0；保持R1的滑片位置不变，将R2置于最大值，将S2与2端接通，调节R2，使电压表读数仍为U0；断开S1，记下此时R2的读数。逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R2的阻值，直至温度降到25.0 ℃。实验得到的R2­t数据如表所示。 t/℃ 25.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R2/Ω 900.0 680.0 500.0 390.0 320.0 270.0 240.0 回答下列问题： (1)在闭合S1前，图甲中R1的滑片应移动到__________(填“a”或“b”)端。 (2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点，并作出R2­t曲线。 (3)由图乙可得到RT在25 ～80 ℃范围内的温度特性。当t＝44.0 ℃时，可得RT＝________Ω。 (4)将RT握于手心，手心温度下R2的相应读数如图丙所示，该读数为________Ω，则手心温度为________℃。 5．用如图a所示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______(选填“A”或“B”)端。 (2)实验测得不同温度下的阻值，并绘得如图b的Rt­t关系图线，根据图线写出该热敏电阻的Rt­t关系式：Rt＝__________(Ω)。 (3)铂的电阻对温度变化很灵敏，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