内容正文:
第45讲 传感器
目录
模拟·基础演练 2
⏳题型01 传感器基本概念 2
⏳题型03 电阻传感器 2
⏳题型04 电容传感器 4
⏳题型05 磁传感器 4
⏳题型06 力传感器 5
重难·创新演练 6
真题·实战演练 7
模拟·基础演练
⏳题型01 传感器基本概念
1.(24-25高二下·上海虹口·期末)关于传感器工作的一般流程,下列说法中正确的是( )
A.非电学量敏感元件变换电路转换元件
B.电学量敏感元件变换电路转换元件非电学量
C.非电学量敏感元件转换元件变换电路电学量
D.非电学量变换电路转换元件电学量
2.(24-25高二下·上海虹口·期末)唱卡拉OK用的话筒内有传感器,其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个很小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号,下列说法正确的是( )
A.该传感器是根据电流的磁效应工作的
B.该传感器是根据电磁感应原理工作的
C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
D.膜片振动时,金属线圈会产生感应电动势
⏳题型03 电阻传感器
3.(25-26高二下·上海·阶段检测)家中安装有光控灯,其核心电路如图所示,为光敏电阻(阻值随光照
强度增大而减小)。闭合开关,当天色逐渐变暗时( )
A.电流表示数逐渐增大 B.电流表A示数逐渐减小
C.电源的总功率增大 D.电源的效率减小
4.(2025·上海·二模)物理小组的同学准备利用压敏电阻和电流表制作一个电子压力计,他们希望能从表盘上直接读出压力大小。他们设计的电路如图甲所示,其中R1是定值电阻,R2是最大阻值为500Ω的滑动变阻器,理想电流表A的量程为0~6mA,电源电动势E为9V,内阻不计。压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的关系如图乙所示。
(1)同学们找到了三个定值电阻,R1应选阻值为________(填“A”“B”或“C”)的,它的作用是________。
A.10Ω B.500Ω C.1200Ω
(2)连接好电路后,兴趣小组的同学调节R2,在未对压敏电阻施加压力时,使电流表指针指到满偏位置,则电流表的5mA刻度线处应标注________N;改装后电子压力计的刻度________(填“均匀”或“不均匀”),试说明理由___________。
(3)若考虑电流表的内阻和电源的内阻,则压力的测量值________(填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
5.(24-25高二下·上海·期中)传感器担负着信息采集的任务,在自动控制中发挥着重要作用,传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(电学量),例如热敏传感器。某热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示,图乙是由该热敏电阻作为传感器制作的简单自动报警器线路图。问:
(1)为了使温度过高时报警器响铃,c应接在__________(选填“a”或“b”)处,此时电磁铁右端为__________极(选填“N”或“S”)。
(2)若要使启动报警的温度提高些,应将滑动变阻器的滑片P向__________(选填“左”或“右”)移动。
6. 下图为某温度报警的电路图。蜂鸣器两端的电压超过某一数值时会鸣响,热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小,为定值电阻,电源的内阻不能忽略。某温度下蜂鸣器不响,温度升高时( )
A.电压表的示数增大 B.电源输出功率一定增大
C.电源的总功率一定减小 D.温度升高到某一温度时,蜂鸣器可能会鸣响
⏳题型04 电容传感器
7.(24-25高二下·上海虹口·期末)如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器,从电容大小的变化情况就能反应出液面高度的高低情况,则下列说法正确的是( )
A. 增大表示增大 B. 增大表示减小
C.金属芯线与电介质构成一个电容器 D.图中液体可以导电
⏳题型05 磁传感器
8.(2025崇明一模·五·第16题)利用霍尔原理可以制作磁传感器。如图为某霍尔元件测量原理示意图。将一块边长为 L 厚度为 d 的正方形半导体薄片放在匀强磁场中,磁场方向垂直于薄片向下,a、b 和 M、N 为相互两两正对的四个电极。在 a、b 间通入图示恒定电流,则薄片内电量为 e 的自由电子在洛伦兹力的作用下,将在两侧形成电荷堆积。稳定后在 M、N 两极形成电势差 U。
a
b
B
I
N
M
L
d
L
(1)在 M、N 两极电势较高的是______极;
(2)计算:若 a、b 间通入的电流强度为 I,半导体单位体积内的自由电子数为 n。求
①自由电子移动的平均速率 v;
②磁感强度 B 的大小。
⏳题型06 力传感器
9.(25-26高三下·上海浦东新·阶段检测)加速度计是测定物体加速度的仪器,在现代科技中,它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源。图为应变式加速度计的示意图。当系统加速时,加速度计中的敏感元件也处于加速状态。敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上,支架与待测系统固定在一起,敏感元件的下端与滑动变阻器R上自由滑动的滑片连接在一起,当系统加速运动时,敏感元件发生位移并转换为电信号输出。已知敏感元件是绝缘体,它的质量为m,两侧弹簧的劲度系数均为k,电源电动势为E,电源内阻不计,滑动变阻器的总电阻值为R,有效长度为l,静态时,输出电压为,试求:
(1)静态时,滑动变阻器的滑片到左端的距离x;
(2)试推导加速度a与输出电压U的关系式。
10.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图(a)所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中,电流表示数如图(b)所示,下列判断正确的是( )
A.从t1到t2时间内,小车做匀速直线运动
B.从t1到t2时间内,小车做匀加速直线运动
C.从t2到t3时间内,小车做匀速直线运动
D.从t2到t3时间内,小车做匀加速直线运动
重难·创新演练
1.上海宇航系统工程研究所公开了一种在临近空间用电磁发射卫星的发明专利。飞艇在离地面高度20~100km范围内的临近空间稳定飞行。飞艇单次携带批量的微小型卫星,利用太阳能结合布置于飞艇下方的长直电磁发射装置,将卫星发射至低地球轨道。
飞艇的上表面覆有一层柔性薄膜太阳电池阵为储能装置充电。某小组利用如图(c)所示的电路,研究太阳能电池的伏安特性。连接电路后,闭合开关S。在温度不变的情况下,先用一弱光照射太阳能电池,调节滑动变阻器R的阻值,记录电压U和电流I的示数,并多次重复该过程,将实验数据描在图(d)的U-I图中得到曲线A。改用一强光照射重复实验,在U-I图中得到曲线B。
(1)当__________光(选填“弱”或“强”)照射时,该太阳能电池的输出功率更大。
(2)当滑动变阻器的电阻为某值时,用弱光照射时外电压为1.5V,若改用强光照射,外电路消耗 的电功率为__________W(保留2位有效数字)
2.(25-26高三下·上海宝山·期中)水上乐园的造浪池旁有一个由环境湿度控制的灯光喷泉系统。其核心控制部分的简化电路如图所示,已知电源电动势,内电阻;Rs为湿度传感器,其电阻与环境湿度C的倒数成正比;为2kΩ的定值电阻,灯光喷泉的主控芯片需要触发电压时才能启动喷泉和灯光秀;L是一个规格为“8V 0.16W”的警示红灯,当池边过于潮湿时警示灯L会开始正常发光。
(1)当造浪池里玩水的游客逐渐增多时导致池边的环境湿度C逐渐增大,则湿度传感器电阻Rs________(选择:A、逐渐增大 B、逐渐减小 C、保持不变),触发电压的倒数()与环境湿度C的倒数()之间的关系图像可能是( )
A、B、C、D、
(2)控制系统启动喷泉和灯光秀时,湿度传感器电阻Rs不会大于________Ω(保留一位小数)。
(3)有一喷泉,其水平出水口的面积为S,若水以速率从出水口竖直向上喷出,已知水的密度为,重力加速度为g,则该喷泉单位时间内输出的动能为______,持续喷出的水在空中占有的体积为______。
真题·实战演练
1.(25-26高二上·上海杨浦·期末)某实验小组设计了一个“温度升高自动报警电路”,如图(a)所示,将热敏电阻放置于需要探测温度的地方,热敏电阻与报警器串联接入回路,当温度升高时,感温元件热敏电阻的阻值减小,回路中电流随之增大,当增大到一定值时,报警器便开始工作。这就实现了将温度这个热学量转化为电学量,从而控制报警器报警的目的。实验装置有输出电压为6的直流电源、电流超过2.6时报警的报警器、最大阻值为1750的滑动变阻器、单刀双掷开关、最大阻值9999的电阻箱、热敏电阻的电阻温度特性如图(b)所示。完成该实验的如下操作和分析。
(1)开始时滑动变阻器的触头应置于阻值__________(选填“最大”或“最小”)处;
(2)若预设的报警温度为40,则该温度下热敏电阻的阻值约为__________Ω(结果保留2位有效数字);
(3)调节电阻箱的阻值为该阻值,打开电源开关,再将单刀双掷开关置于电阻箱端,缓慢改变滑动变阻器阻值,直到报警器恰好响起。将单刀双掷开关置于热敏电阻端,这样就实现了温度升高至预设温度时自动报警的目的;若某同学不小心将滑动变阻器阻值增大,则报警温度将__________(选填“升高”、“降低”、或“不变”)。
2.(25嘉定二模)图(a)中的金属片和金属丝为力传感器的敏感元件。上、下表面的金属丝分别为R1和R2,当金属片受力弯曲时,其中一根金属丝被拉长,另一根被压缩。
(1)当金属片右端向下受力F弯曲时,上表面的金属丝R1阻值 。
A.减小 B.不变 C.增大
(2)图(b)为该传感器内部的工作电路示意图,电源电动势E=9V,内阻r=2Ω。初始时R1=R2=8Ω,对金属片施加向上或向下的力,R1和R2阻值变化量的绝对值相等,且,则电阻R1两端电压变化范围为 V~ V,R1最大功率为 W。
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第45讲 传感器
目录
模拟·基础演练 2
⏳题型01 传感器基本概念 2
⏳题型03 电阻传感器 2
⏳题型04 电容传感器 6
⏳题型05 磁传感器 6
⏳题型06 力传感器 7
重难·创新演练 8
真题·实战演练 11
模拟·基础演练
⏳题型01 传感器基本概念
1.(24-25高二下·上海虹口·期末)关于传感器工作的一般流程,下列说法中正确的是( )
A.非电学量敏感元件变换电路转换元件
B.电学量敏感元件变换电路转换元件非电学量
C.非电学量敏感元件转换元件变换电路电学量
D.非电学量变换电路转换元件电学量
【答案】C
【详解】传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的,传感器工作的一般流程为,非电学量被敏感元件感知,然后通过转换元件转换成电信号,再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量,C选项符合题意。故选C。
2.(24-25高二下·上海虹口·期末)唱卡拉OK用的话筒内有传感器,其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个很小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号,下列说法正确的是( )
A.该传感器是根据电流的磁效应工作的
B.该传感器是根据电磁感应原理工作的
C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
D.膜片振动时,金属线圈会产生感应电动势
【答案】BD
【详解】AB.当声波使膜片前后振动时,线圈切割磁感线产生感应电流,将声音信号转化为电信号,是根据电磁感应原理工作的,故A错误,B正确;
C.膜片随着声波而周期性振动,穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的,故C错误;
D.膜片振动时,金属线圈切割磁感线,会产生感应电动势,故D正确。
故选BD。
⏳题型03 电阻传感器
3.(25-26高二下·上海·阶段检测)家中安装有光控灯,其核心电路如图所示,为光敏电阻(阻值随光照
强度增大而减小)。闭合开关,当天色逐渐变暗时( )
A.电流表示数逐渐增大 B.电流表A示数逐渐减小
C.电源的总功率增大 D.电源的效率减小
【答案】B
【详解】B.依题意,当天色逐渐变暗时,光照强度逐渐减小,逐渐增大,则电路的总电阻逐渐增大,根据,知逐渐减小,则电流表A示数逐渐减小,B正确;
A.设滑动变阻器滑动头左侧电阻为,右侧电阻为,并联部分获得的电压为,根据,知逐渐增大,根据欧姆定律 有,知逐渐增大,,知逐渐增大,由,知逐渐减小,则电流表示数逐渐减小,A错误;
C.由,知电源的总功率减小,C错误;
D.由,知电源的效率增大,D错误。
故选B
4.(2025·上海·二模)物理小组的同学准备利用压敏电阻和电流表制作一个电子压力计,他们希望能从表盘上直接读出压力大小。他们设计的电路如图甲所示,其中R1是定值电阻,R2是最大阻值为500Ω的滑动变阻器,理想电流表A的量程为0~6mA,电源电动势E为9V,内阻不计。压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的关系如图乙所示。
(1)同学们找到了三个定值电阻,R1应选阻值为________(填“A”“B”或“C”)的,它的作用是________。
A.10Ω B.500Ω C.1200Ω
(2)连接好电路后,兴趣小组的同学调节R2,在未对压敏电阻施加压力时,使电流表指针指到满偏位置,则电流表的5mA刻度线处应标注________N;改装后电子压力计的刻度________(填“均匀”或“不均匀”),试说明理由___________。
(3)若考虑电流表的内阻和电源的内阻,则压力的测量值________(填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。
【答案】(1) C 保护电路 (2) 15 不均匀 见解析 (3)等于
【详解】(1)[1]根据电动势和电流表量程,得出电路总电阻最少为
三个电阻中只有1200Ω的合适。故选C。
[2]R1的作用是保护电路。
(2)[1]以上可知电流满偏时,电路总电阻为1500Ω,压敏电阻不受压力,故此时对应的压力为0;
电流表的示数为5mA时,电路总电阻为
即总电阻比之前增加了300Ω,由于未加压力时压敏电阻为,则此时压力传感器的电阻为500Ω,
通过图乙有
解得此时压力为
[2][3]图乙可知
根据图甲,由闭合电路欧姆定律得
可知改装后电子压力计的刻度不均匀。
(3)在调零时,已经将电流表内阻和电源内阻的影响考虑进去了,所以这种情况下没有系统误差,压力的测量值等于真实值。
5.(24-25高二下·上海·期中)传感器担负着信息采集的任务,在自动控制中发挥着重要作用,传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(电学量),例如热敏传感器。某热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示,图乙是由该热敏电阻作为传感器制作的简单自动报警器线路图。问:
(1)为了使温度过高时报警器响铃,c应接在__________(选填“a”或“b”)处,此时电磁铁右端为__________极(选填“N”或“S”)。
(2)若要使启动报警的温度提高些,应将滑动变阻器的滑片P向__________(选填“左”或“右”)移动。
【答案】(1) a N (2)左
【详解】(1)[1]图乙左端电路开关闭合后,当温度达到一定高度时,阻值减小,电流增大,电磁铁磁性增大,吸引右边的铁片,可与a端接通,故c应接在a处。
[2]根据右手螺旋定则可知,电磁铁右端为N极。
(2)[1]若要使启动报警的温度提高些,热敏电阻阻值更小些,相同电流下,电路总电阻不变,应将滑动变阻器的滑片P向左移动。
6. 下图为某温度报警的电路图。蜂鸣器两端的电压超过某一数值时会鸣响,热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小,为定值电阻,电源的内阻不能忽略。某温度下蜂鸣器不响,温度升高时( )
A.电压表的示数增大 B.电源输出功率一定增大
C.电源的总功率一定减小 D.温度升高到某一温度时,蜂鸣器可能会鸣响
【答案】D
【详解】A.温度升高时,热敏电阻的阻值减小,干路电流增大,电压表示数 减小,故A错误;
B.由于不知道外电阻与内阻的关系,无法判断输出功率如何变化,故B错误;
C.干路电流增大,电源的总功率 P=EI 增大,故C错误;
D.当减小时,两端的电压 增大,当其达到蜂鸣器的域值时,蜂鸣器就会鸣响,D正确。
故选D。
⏳题型04 电容传感器
7.(24-25高二下·上海虹口·期末)如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器,从电容大小的变化情况就能反应出液面高度的高低情况,则下列说法正确的是( )
A. 增大表示增大 B. 增大表示减小
C.金属芯线与电介质构成一个电容器 D.图中液体可以导电
【答案】AD
【详解】AB.当电容C增大时,根据电容的决定式
分析正对面积应增大,则知液面高度h增大,故A正确,B错误;
CD.此传感器是由金属芯线与液体构成一个电容器,其中的液体是电容器的一个极,则此液体必须是导电液体,故C错误,D正确。
故选AD。
⏳题型05 磁传感器
8.(2025崇明一模·五·第16题)利用霍尔原理可以制作磁传感器。如图为某霍尔元件测量原理示意图。将一块边长为 L 厚度为 d 的正方形半导体薄片放在匀强磁场中,磁场方向垂直于薄片向下,a、b 和 M、N 为相互两两正对的四个电极。在 a、b 间通入图示恒定电流,则薄片内电量为 e 的自由电子在洛伦兹力的作用下,将在两侧形成电荷堆积。稳定后在 M、N 两极形成电势差 U。
a
b
B
I
N
M
L
d
L
(1)在 M、N 两极电势较高的是______极;
(2)计算:若 a、b 间通入的电流强度为 I,半导体单位体积内的自由电子数为 n。求
①自由电子移动的平均速率 v;
②磁感强度 B 的大小。
【答案】 (1)M (2)
【解析】 (1)M
(2)①设自由电子的平均速度为 v,t 秒内通过 dL 截面积内的电荷量 Q = nvdL
根据电流强度定义 得:v =
② 稳定后洛伦兹力和电场力平衡 qvB = qE
B = = ×=
⏳题型06 力传感器
9.(25-26高三下·上海浦东新·阶段检测)加速度计是测定物体加速度的仪器,在现代科技中,它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源。图为应变式加速度计的示意图。当系统加速时,加速度计中的敏感元件也处于加速状态。敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上,支架与待测系统固定在一起,敏感元件的下端与滑动变阻器R上自由滑动的滑片连接在一起,当系统加速运动时,敏感元件发生位移并转换为电信号输出。已知敏感元件是绝缘体,它的质量为m,两侧弹簧的劲度系数均为k,电源电动势为E,电源内阻不计,滑动变阻器的总电阻值为R,有效长度为l,静态时,输出电压为,试求:
(1)静态时,滑动变阻器的滑片到左端的距离x;
(2)试推导加速度a与输出电压U的关系式。
【答案】(1);(2)
【解析】(1)设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x,则敏感元件的输出电压为 得
(2)再设系统向左加速时滑片右移,则敏感元件的动力学方程为
此时敏感元件的输出电压为
综合可得
若,系统的加速度方向水平向左:若,系统的加速度方向水平向右。
10.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图(a)所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中,电流表示数如图(b)所示,下列判断正确的是( )
A.从t1到t2时间内,小车做匀速直线运动
B.从t1到t2时间内,小车做匀加速直线运动
C.从t2到t3时间内,小车做匀速直线运动
D.从t2到t3时间内,小车做匀加速直线运动
【答案】D
【详解】AB.由图像可知在t1~t2内,电流I变大,说明压敏电阻阻值变小,绝缘球受到向右的压力变大,绝缘球的加速度增大,小车向右做加速度增大的加速运动,故AB错误;
CD.由图像可知在t2~t3内,电流I不变,说明绝缘球受到向右的压力恒定,小车做匀加速直线运动,故C错误,D正确。故选D。
重难·创新演练
1.上海宇航系统工程研究所公开了一种在临近空间用电磁发射卫星的发明专利。飞艇在离地面高度20~100km范围内的临近空间稳定飞行。飞艇单次携带批量的微小型卫星,利用太阳能结合布置于飞艇下方的长直电磁发射装置,将卫星发射至低地球轨道。
飞艇的上表面覆有一层柔性薄膜太阳电池阵为储能装置充电。某小组利用如图(c)所示的电路,研究太阳能电池的伏安特性。连接电路后,闭合开关S。在温度不变的情况下,先用一弱光照射太阳能电池,调节滑动变阻器R的阻值,记录电压U和电流I的示数,并多次重复该过程,将实验数据描在图(d)的U-I图中得到曲线A。改用一强光照射重复实验,在U-I图中得到曲线B。
(1)当__________光(选填“弱”或“强”)照射时,该太阳能电池的输出功率更大。
(2)当滑动变阻器的电阻为某值时,用弱光照射时外电压为1.5V,若改用强光照射,外电路消耗 的电功率为__________W(保留2位有效数字)
【答案】(1)强 (2)/
【详解】(1)应U-I图像的截距等于电源电动势,斜率等于电源内阻,则光越强,电动势越大,内阻越小,则根据 可知,当强光照射时,该太阳能电池的输出功率更大。
(2)当滑动变阻器的电阻为某值时,用弱光照射时外电压为1.5V,则此时做出外电阻的U-I图像可知图像与电源的U-I图像的交点为电路的工作点
若改用强光照射,则此时U=2.1V,I=100μA=10-4A,外电路消耗 的电功率为P=IU=2.1×10-4W。
2.(25-26高三下·上海宝山·期中)水上乐园的造浪池旁有一个由环境湿度控制的灯光喷泉系统。其核心控制部分的简化电路如图所示,已知电源电动势,内电阻;Rs为湿度传感器,其电阻与环境湿度C的倒数成正比;为2kΩ的定值电阻,灯光喷泉的主控芯片需要触发电压时才能启动喷泉和灯光秀;L是一个规格为“8V 0.16W”的警示红灯,当池边过于潮湿时警示灯L会开始正常发光。
(1)当造浪池里玩水的游客逐渐增多时导致池边的环境湿度C逐渐增大,则湿度传感器电阻Rs________(选择:A、逐渐增大 B、逐渐减小 C、保持不变),触发电压的倒数()与环境湿度C的倒数()之间的关系图像可能是( )
A、B、C、D、
(2)控制系统启动喷泉和灯光秀时,湿度传感器电阻Rs不会大于________Ω(保留一位小数)。
(3)有一喷泉,其水平出水口的面积为S,若水以速率从出水口竖直向上喷出,已知水的密度为,重力加速度为g,则该喷泉单位时间内输出的动能为______,持续喷出的水在空中占有的体积为______。
【答案】 B D
【解析】(1)[1] Rs与C的倒数成正比,即。C增大,Rs减小。故选B。
[2]电路中与L并联后与Rs串联。为并联部分电压
取倒数得,可见与成线性关系,且斜率为正,截距为正。
故选D。
(2)[3]启动时。灯L电阻
并联电阻 干路电流
由闭合电路欧姆定律
解得
(3)[4][5]单位时间喷出水的质量
单位时间输出的动能
水在空中运动时间
空中水的体积
真题·实战演练
1.(25-26高二上·上海杨浦·期末)某实验小组设计了一个“温度升高自动报警电路”,如图(a)所示,将热敏电阻放置于需要探测温度的地方,热敏电阻与报警器串联接入回路,当温度升高时,感温元件热敏电阻的阻值减小,回路中电流随之增大,当增大到一定值时,报警器便开始工作。这就实现了将温度这个热学量转化为电学量,从而控制报警器报警的目的。实验装置有输出电压为6的直流电源、电流超过2.6时报警的报警器、最大阻值为1750的滑动变阻器、单刀双掷开关、最大阻值9999的电阻箱、热敏电阻的电阻温度特性如图(b)所示。完成该实验的如下操作和分析。
(1)开始时滑动变阻器的触头应置于阻值__________(选填“最大”或“最小”)处;
(2)若预设的报警温度为40,则该温度下热敏电阻的阻值约为__________Ω(结果保留2位有效数字);
(3)调节电阻箱的阻值为该阻值,打开电源开关,再将单刀双掷开关置于电阻箱端,缓慢改变滑动变阻器阻值,直到报警器恰好响起。将单刀双掷开关置于热敏电阻端,这样就实现了温度升高至预设温度时自动报警的目的;若某同学不小心将滑动变阻器阻值增大,则报警温度将__________(选填“升高”、“降低”、或“不变”)。
【答案】(1)最大 (2) (3)升高
【详解】(1)为了保护电路,开始时滑动变阻器的触头应置于阻值最大处。
(2)由图(b)可知报警温度为40,热敏电阻的阻值约为
(3)令报警器开始工作的最小电流为,电路中除热敏电阻外的其它电阻的阻值总共为,有
若某同学不小心将滑动变阻器阻值增大,则增大,为了达到最小电流,热敏电阻阻值需要减小,由图(b)可知热敏电阻阻值随温度升高而减小,故报警温度升高。
2.(25嘉定二模)图(a)中的金属片和金属丝为力传感器的敏感元件。上、下表面的金属丝分别为R1和R2,当金属片受力弯曲时,其中一根金属丝被拉长,另一根被压缩。
(1)当金属片右端向下受力F弯曲时,上表面的金属丝R1阻值 。
A.减小 B.不变 C.增大
(2)图(b)为该传感器内部的工作电路示意图,电源电动势E=9V,内阻r=2Ω。初始时R1=R2=8Ω,对金属片施加向上或向下的力,R1和R2阻值变化量的绝对值相等,且,则电阻R1两端电压变化范围为 V~ V,R1最大功率为 W。
【答案】(1)C (2)2 6 3
【解析】 (1)当金属片右端向下受力F弯曲时,上表面的金属丝被拉长,
根据电阻定律可知R1阻值增大。故选C。
(2)由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流
则电阻R1两端电压最小值为
则电阻R1两端电压最大值为
故电阻R1两端电压变化范围为
R1的最大功率为
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