微练104 实验：简单传感器及电路的设计-【高考领航】2025年高考物理一轮复习微专题速练

微练104　实验：简单传感器及电路的设计 1.如图所示是一种身高、体重测量仪。其顶部探头向下发射波速为v的超声波，超声波遇障碍物经反射后返回，被探头接收，从而记录从发射到接收的时间间隔。其底部有一质量未知的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用其上的压力满足U＝kF(k为比例常数)。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0。当某同学站上测重台时，测量仪记录的时间间隔为t1，探头输出电压为U1。g为重力加速度，则(　　) A．该仪器能测量的最大高度为vt0 B．该同学的身高为v(t0－t1) C．测重面板的质量为 D．该同学的质量为 2．(多选)如图所示为某汽车上的加速度电容传感器的俯视图。质量块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动，电容器与供电电源连接，并串联计算机的信号采集器。下列关于该传感器的说法正确的是(　　) A．电介质插入极板间越深，则电容器电容越大 B．在汽车向右匀加速直线运动过程中电路中有电流 C．在汽车向左匀速直线运动过程中电路中有电流 D．在汽车向右做加速度增大的加速运动过程中，电路中有顺时针方向的充电电流 3.如图为某同学设计的森林火灾预警装置。R0是金属热电阻，其阻值随温度升高而变大，R1和R2为两个滑动变阻器，a、b接报警器，当电压增大到某一值时，会触发报警。当温度升高时电流表示数________(选填“增大”“减小”或“不变”)；冬季为了安全适当降低报警温度，可采取的方法有______________。 4.小明利用压敏电阻制作一台电子秤，其内部电路如图所示，电源电动势E＝4.5 V，内阻r＝1 Ω，R1是保护电阻，R2是调零电阻(最大阻值为20 Ω)，压敏电阻值R随压力F变化规律为R＝2F＋5(Ω)，不计内阻的电流表量程为100 mA，g＝10 m/s2。实验步骤如下： 步骤1：调零。盘上不放重物，闭合开关，移动变阻器滑片，使电流表指针满偏； 步骤2：标值。①将已知质量的重物G放在秤盘上，保持滑片不动，在电流表指针对应位置标上质量值；②换用不同已知质量的重物，重复步骤2，直到表盘刻度全部标为质量值为止。 (1)现有四个规格的电阻，R1应选______。 A．0.3 Ω　　 B．3 Ω　 C．30 Ω　　 D．300 Ω (2)对电子秤调零后，R2阻值为________Ω。 (3)若电流表示数为50 mA，则待测重物质量m＝________kg。 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”)。 (2)采用如图(b)所示的电路图测量电路，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，四个应变片电阻变化量的绝对值均为Δx，则A、B两端的电压UAB＝________。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 微练104　实验：简单传感器及电路的设计 1．D　当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为超声波往复的时间，所以该仪器能测量的最大高度为h＝，A错误；当某同学站上测重台时，测量仪记录的时间间隔为t1，则同学的头顶距离测量仪的距离为d＝，所以，同学的身高为h＝，B错误；当测重台没有站人时，测重面板的重力等于对传感器的压力，根据题意，有U0＝km板g，当同学站上去之后，传感器受到的压力等于测重面板和人的重力之和，即U1＝k(m板＋m人)g，联立解得m板＝，m人＝，C错误，D正确。故选D。 2．AD　根据C＝，若电介质插入极板间越深，介电常数εr增大，则电容器的电容增大，A正确；在汽车向右匀加速直线运动过程中，加速度方向向右，大小一定，可知弹簧处于拉伸状态，弹力方向向右，大小一定，即电介质插入极板间的深度一定，则极板之间的介电常数一定，电容器电容一定，根据C＝，可知，电容器与供电电源连接，极板之间电压一定，电容一定时，极板所带电荷量一定，即电路中没有充电电流或者放电电流，B错误；在汽车向左匀速直线运动过程中，加速度为0，可知，弹簧处于原长状态，弹力为0，即电介质插入极板间的深度一定，则极板之间的介电常数一定，电容器电容一定，根据C＝，可知电容器与供电电源连接，极板之间电压一定，电容一定时，极板所带电荷量一定，即电路中没有充电电流或者放电电流，C错误；在汽车向右加速度增大的加速运动过程中，加速度方向向右，大小逐渐增大，可知弹簧处于拉伸状态，弹力方向向右，大小逐渐增大，弹簧长度增大，即电介质插入极板间的深度增大，则极板之间的介电常数增大，电容器电容增大，根据C＝可知，电容器与供电电源连接，极板之间电压一定，电容增大时，极板所带电荷量增大，即电路中有充电电流，根据图形可知，电容器上极板带正电，电荷量增多，则电路中有顺时针方向的充电电流，D正确。 3．解析：当温度升高时，R0的阻值变大，电路中总电阻变大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流I减小，R2两端电压减小，R1两端电压变大，R1中电流I1变大，R0中电流I0＝I－I1，减小，电流表的示数减小。冬季为了安全适当降低报警温度，即当R0减小时，报警器两端的电压不变；R0的阻值减小时，R0与R1并联的总阻值减小，可以通过增大R1的阻值的方法使电路中阻值不变；R0减小时，电路中总电流增大，R2两端电压增大，报警器两端电压降低，可以通过减小R2的阻值的方法使R2两端电压不变，报警器两端电压不变。 答案：减小　减小R2或增大R1 4．解析：(1)电流表量程为100 mA，当电流表满偏时电路中的总电阻大小为R总＝ Ω＝45 Ω，压敏电阻值的最小阻值R0为5 Ω，电源内阻为r＝1 Ω，调零电阻最大阻值为30 Ω，可得R1的最小阻值为Rmin＝Ω＝19 Ω；若选用300 Ω时，分析可知电路中的电流过小，电流表不能满偏，所以应选用电阻为30 Ω的保护电阻。选C。 (2)调零后电流表达到满偏，根据闭合电路欧姆定律有Ig＝， 解得R2＝－＝ Ω－ Ω＝9 Ω。 (3)当电流表示数为50 mA时，根据闭合电路欧姆定律有I＝， 解得R＝－＝ Ω－ Ω＝50 Ω， 又R＝2F＋5(Ω)＝2mg＋5(Ω)， 解得m＝2.25 kg。 答案：(1)C　(2)9　(3)2.25 5．解析：(1)当弹性梁右端受力向下弯曲时，R2、R3拉伸，电阻变大，R1、R4压缩，电阻变小。 (2)R1两端电压U1＝E，R3两端电压U3＝E，所以UAB＝|U1－U3|＝E。 答案：(1)变大　变小　(2)E 学科网（北京）股份有限公司 $$