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1、m
1
2
r
word
實驗:傳感器的簡單實用
1.如下列圖,M 是一小型理想變壓器,接線柱 a、b 接在電
壓 u=311sin 314t(V)的正弦交流電源上,變壓器右側(cè)部
分為一火警報警系統(tǒng)電路圖,其中 R 為用半導體熱敏材
2
料制成的傳感器(該熱敏材料的電阻率隨溫度升高而減小),電流表 A 為值班室的顯示
2
器,顯示通過 R 的電流,電壓表 V 顯示加在報警器上的電壓,R 為一定值電阻.當傳
1 2 3
感器 R 所在處出現(xiàn)火警時,以下說法中正確的答案是( )
2
A.變壓器輸出端的交變電流的頻率為 31
2、4 Hz
B.V 的示數(shù)是 311 V
1
C.A 的示數(shù)不變,A 的示數(shù)減小
1 2
D.V 的示數(shù)不變,V 的示數(shù)減小
1 2
U
解析:U = =220 V,f=50 Hz 不變,A、B 錯誤;因 U 、U 不變,出現(xiàn)火警時 R
1 2 2
變小,R 變小,I 變大,U 變大,U ′變小,I 變小,I 變大,故 C 錯誤、D 正確. 總 2 R3 2 R1 1
答案:D
2.傳感器是一種采集信息的重要器件.如右圖所示是一種測定壓力的電
容式傳感器,A 為固定電極,B 為可動電極,組成一個電容大小可變
的電容器.可動電極兩端固
3、定,當待測壓力施加在可動電極上時,可
動電極發(fā)生形變,從而改變了電容器的電容.現(xiàn)將此電容式傳感器與
零刻線在中央的靈敏電流表和電源串聯(lián),組成閉合電路,電流從電流表正接線柱流 入時指針向右偏轉(zhuǎn).當待測壓力增大時( )
A.電容器的電容將減小
B.靈敏電流表指針在正中央零刻線處
C.靈敏電流表指針向左偏轉(zhuǎn)
D.靈敏電流表指針向右偏轉(zhuǎn)
ε S
解析:當待測壓力增大時,電容器板間距離縮小,由 C= 知,電容器的電容增大,
4πkd
- 1 - / 7
word
A 錯;由于電容器與電源相連,故電壓 U 不變,由 Q=CU 知,電容器的
4、電荷量將增加,
即電容器需充電,故電流從電流表的正接線柱流入,指針將向右偏轉(zhuǎn),B、C 錯誤,D
正確.
答案:D
3.溫度傳感器廣泛應用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中,它是利用熱敏電阻的阻值隨溫
度變化的特性工作的.如圖甲所示,電源的電動勢 E=9.0 V,內(nèi)電阻不計;G 為靈敏電流計,
內(nèi)阻 R 保持不變;R 為熱敏電阻,其電阻值與溫度的變化關系如圖乙所示.閉合開關 S,當 R g
的溫度等于 20 ℃時,電流表示數(shù) I =2 mA;當電流表的示數(shù) I =3.6 mA 時,熱敏電阻的溫
1 2
度是________℃.
解析:從圖乙
5、查得 t=20 ℃時,R 的阻值為 4 kΩ
由 E=I (R+R )得:
1 g
E 9
R = -R= kΩ-4 kΩ=0.5 kΩ
g I 2
1
當 I =3.6 mA 時,設熱敏電阻的阻值為 R′,如此
2
E 9
R′= -R = kΩ-0.5 kΩ=2 kΩ
I g 3.6
2
從圖乙查得此時對應的溫度 t =120 ℃
2
答案:120
4.如如下圖所示為某種電子秤的原理示意圖,AB 為一均勻的滑動變阻器,阻值為 R,長度為 L,兩邊分別有 P 、P 兩個滑動頭,與 P 相連的金屬細桿可在被固定的豎直光滑絕緣桿
1 2 1
M
6、N 上保持水平狀態(tài),金屬細桿與托盤相連.金屬細桿所受重力忽略不計,彈簧處于原
長時 P 剛好指向 A 端,假設 P 、P 間出現(xiàn)電壓時,該電壓經(jīng)過放大通過信號轉(zhuǎn)換后在顯 1 1 2
示屏上顯示出質(zhì)量的大?。畯椈傻膭哦认禂?shù)為 k,托盤自身質(zhì)量為 m ,電源的電動
0
- 2 - / 7
0
0
.
x
0
0
勢為 E,電源的內(nèi)阻忽略不計,信號放大器、信號轉(zhuǎn)換器和顯示器的分流作用忽略不 計.求:
托盤上未放物體時在托盤的自身重力作用下 P 距 A 端的距離 x ;
1 1
在托盤上放有質(zhì)量為 m 的物體時 P 距 A
7、 端的距離 x ;
1 2
(3)在托盤上未放物體時通常先校準零點,其方法是:調(diào)節(jié) P ,從而使 P 、P 間的電壓
2 1 2
為零,校準零點后將被稱物體放在托盤上.試推導出被稱物體的質(zhì)量 m 與 P 、P 間電
1 2
壓 U 的函數(shù)關系式.
m g
解析:(1)由力的平衡知識知 m g=kx ,x = .
0 1 1 k
(2)放上重物重新平衡后 m g+mg=kx ,x =
0 2 2
m+m g
k
(3)設電路中的電流為 I,如此 E=IR.
設 P 、P 間的電阻為 R ,距離為 x,如此
1 2 x
R
8、 x kL
U=IR , = ,x=x -x ,解得 m= U.
x R L 2 1 gE
m g m+m g kL
答案:(1) (2) (3)m= U
k k gE
5.為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng).光控開關可采用光敏電阻
來控制,光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱,光越 強照度越大,照度單位為 lx).某光敏電阻 R 在不同照度下的阻值如下表:
P
照度(lx)
電阻(kΩ)
0.2
75
0.4
40
0.6
28
0.8
23
9、1.0
20
1.2
18
(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),請在圖(1)所示的坐標系中描繪出阻值隨照度變化的曲線,并說明阻值
- 3 - / 7
P
隨照度變化的特點.
(1)
(2)如圖(2)所示,當 1、2 兩端所加電壓上升至 2 V 時,控制開關
自動啟動照明系統(tǒng).請利用如下器材設計一個簡單電路,給 1、
2 兩端提供電壓,要求當天色漸暗照度降低至 1.0 lx 時啟動照明
系統(tǒng),在虛線框內(nèi)完成電路原理圖.(不考慮控制開關對所設計 電路的影響)
〔2〕
提供的器材如下:
光敏電阻 R (符
10、號 ,阻值見上表);
直流電源 E(電動勢 3 V,內(nèi)阻不計);
定值電阻:R =10 kΩ,R =20 kΩ,R =40 kΩ(限選其中之一并在圖中標出);
1 2 3
開關 S 與導線假設干.
解析:(1)描繪圖象應注意:各點均勻分布在圖線兩側(cè),且圖線應用平滑曲線,而不能成
為各點的連線.光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖(3)所示,電阻的阻值隨光照度 的增大而減?。?
(3)
(2)根據(jù)串聯(lián)電阻的正比分壓關系,E=3 V,當照度降低至 1.0 lx
- 4 - / 7
RP P
P
R
時,其電壓升至 2 V,
11、
由圖線知,此時光敏電阻 R =20 kΩ,U =2 V,串聯(lián)電阻分壓
P RP
U R R
U =1 V,由 = =2 得:R= =10 kΩ,應當選定值電阻 R ,
U R 2 1
R
電路原理圖如圖(4)所示。
答案:見解析
〔4〕
6.如圖 1 所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變,且對溫度很敏感)的 I-U 關系 曲線圖.
圖 1
為了通過測量得到如圖 1 所示 I-U 關系的完整曲線,在圖 2 所示的 a 和 b 兩個電
路中應選擇的是圖________,簡要說明理由:_____________________
12、____________
________________________________________________________________________. (電源電動勢為 9 V,內(nèi)阻不計,滑動變阻器的阻值為 0~100 Ω)
圖 2
(2)在圖 c 所示的電路中,電源電壓恒為 9 V,電流表讀數(shù)為 70 mA,定值電阻 R =250 Ω.
1
如此熱敏電阻兩端的電壓為________V;電阻 R 的阻值為________Ω.
2
舉出一個可以應用熱敏電阻的例子:______________________________________
13、____.
- 5 - / 7
R
解析:由于圖中要求測量多組數(shù)據(jù),所需電壓調(diào)節(jié)范圍較大,且從零開始變化,所以應
選用分壓電路,即圖 a;根據(jù)歐姆定律可以先求出 R 的電流 I =36 mA,所以熱敏電阻
1 1
和 R 電流為 I =I-I =34 mA,由圖可讀出熱敏電阻在 34 mA 時的電壓為 5.2 V,如此 2 2 1
R 兩端電壓為 3.8 V,即可求出 R =111.8 Ω.
2 2
答案:(1)a 電壓可從 0 V 調(diào)到所需電壓,調(diào)節(jié)范圍較大
(2)5.2 111.8(111.6~112.0 均可)
(3)熱敏溫
14、度計(提出其他實例,只要合理均可)
7.角速度計可測量飛機、航天器等的轉(zhuǎn)動角速度,其結(jié)構(gòu)如下列圖.當系統(tǒng) OO′轉(zhuǎn)動時,元件 A
發(fā)生位移并輸出電壓信號,成為飛機、航天器等的制導系統(tǒng)的信號源.A 的質(zhì)量為 m,彈簧的勁
度系數(shù)為 K、自然長度為 L,電源的電動勢為 E、內(nèi)阻不計,滑動變阻器總長度為 l,電阻分布均
勻.系統(tǒng)靜止時 P 在 B 點,當系統(tǒng)以角速度
W
轉(zhuǎn)動時,請導出輸出電壓 U 和
W
的函數(shù)式.(要求:
寫出每步理由與主要方程)
【解析】 設穩(wěn)定狀態(tài)時,彈簧的伸長為 x,物塊 A 在彈力 Kx 的作用下,做勻速圓周運動 Kx =mW2( L +x )
因電阻分布均勻,所以阻值與長度成正比
BP= x
R l
根據(jù)歐姆定律
- 6 - / 7
2
U =E R
R BP
由以上三式解得
U =
mLE W
2
.
l ( K -mW )
【答案】
U =
2
mLE W
2
l ( K -mW
)
- 7 - / 7