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實(shí)驗(yàn)十一：傳感器的簡(jiǎn)單使用 一、單項(xiàng)選擇題 1．美國(guó)科學(xué)家Willard S．Boyle與George E．Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器，下列器件不可作為傳感器的有(　　) A．光敏電阻 B．熱敏電阻 C．霍爾元件 D．干電池 2．唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器．其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的 B．該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的 C．膜片振動(dòng)時(shí)，穿過(guò)金屬線圈的磁通量不變 D．膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 3．半導(dǎo)體電阻的大小隨溫度的變化會(huì)發(fā)生明顯的改變，用半導(dǎo)體材料制成的電阻叫熱敏電阻．熱敏電阻可以用來(lái)監(jiān)控汽車元件溫度的變化，圖KS111甲所示是熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律圖，現(xiàn)將該電阻與阻值為50 Ω的電阻R0組成如圖乙所示的電路，電源電壓為12 V，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2 A時(shí)，熱敏電阻的溫度為(　　) 甲　 乙 圖KS111 A．10 ℃ B．30 ℃ C．60 ℃ D．90 ℃ 4．利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化而變化的特點(diǎn)可以制成電阻溫度計(jì)．圖KS112甲所示為某種金屬導(dǎo)體的電阻R隨溫度t變化的圖線(直線)．如果用這種金屬導(dǎo)體做成測(cè)溫探頭，再將它連入如圖乙所示的電路中，隨著測(cè)溫探頭處待測(cè)溫度的變化，電流表示數(shù)也會(huì)發(fā)生變化．則在t1～t2溫度范圍內(nèi)(　　) 甲 　　乙 圖KS112 A．待測(cè)溫度越高，電流表的示數(shù)越大 B．待測(cè)溫度越高，電流表的示數(shù)越小 C．待測(cè)溫度升高，電流表的示數(shù)均勻增大 D．待測(cè)溫度升高，電流表的示數(shù)均勻減小 5．在輸液時(shí)，藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置，電路如圖KS113所示．M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時(shí)其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時(shí)(　　) 圖KS113 A．RM變大，且R越大，U增大越明顯 B．RM變大，且R越小，U增大越明顯 C．RM變小，且R越大，U增大越明顯 D．RM變小，且R越小，U增大越明顯 二、多項(xiàng)選擇題 6．圖KS114所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，圖中虛線表示激光，圓柱體表示隨傳送帶運(yùn)動(dòng)的貨物，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是(　　) 圖KS114 A．當(dāng)光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓 B．當(dāng)光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓 C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲一次低電壓就計(jì)數(shù)一次 D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲一次高電壓就計(jì)數(shù)一次 7．傳感器是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件．如圖KS115所示，圖乙、圖丙是兩種常見(jiàn)的電容式傳感器，現(xiàn)將圖乙、圖丙兩種傳感器分別接到圖甲的電路中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(電流從電流表正接線柱流入時(shí)指針向右偏)，下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是(　　) 甲 　乙 丙 圖KS115 A．當(dāng)乙傳感器接入電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，若F變小，則電流表指針向右偏轉(zhuǎn) B．當(dāng)乙傳感器接入電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，若F變大，則電流表指針向右偏轉(zhuǎn) C．當(dāng)丙傳感器接入電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，若導(dǎo)電溶液深度h變大，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn) D．當(dāng)丙傳感器接入電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，若導(dǎo)電溶液深度h變小，則電流表指針向左偏轉(zhuǎn) 8．工業(yè)生產(chǎn)中需要物料配比的地方常用“吊斗式”電子秤，圖KS116甲所示的是“吊斗式”電子秤的結(jié)構(gòu)圖，其中實(shí)現(xiàn)稱質(zhì)量的關(guān)鍵性元件是拉力傳感器．拉力傳感器的內(nèi)部電路如圖丙所示，R1、R2、R3是定值電阻，R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R0是對(duì)拉力敏感的應(yīng)變片電阻，其電阻值隨拉力變化的圖象如圖乙所示，已知料斗重1103 N，沒(méi)裝料時(shí)Uba＝0，g取10 m/s2.下列說(shuō)法正確的是(　　) 甲 乙 丙 圖KS116 A．R3阻值為40 kΩ B．裝料時(shí)，R0的阻值逐漸變大，Uba的值逐漸變小 C．拉力變大，應(yīng)變片電阻阻值也變大，Uba傳感器的示數(shù)也變大 D．應(yīng)變片的作用是把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量 三、非選擇題 9．(2017年河南大聯(lián)考)圖KS117甲所示是一種常用的力傳感器，它是利用金屬電阻應(yīng)變片將力的大小轉(zhuǎn)換為電阻大小變化的傳感器．常用的力傳感器由金屬梁和應(yīng)變片組成，且力F越大，應(yīng)變片彎曲程度越大，應(yīng)變片的電阻變化就越大，輸出的電壓差ΔU＝|U1－U2|也就越大．已知傳感器不受壓力時(shí)的電阻約為19 Ω，為了準(zhǔn)確地測(cè)量該阻值，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖乙所示． 甲 乙　 丙 圖KS117 實(shí)驗(yàn)室提供以下器材： A．定值電阻R0(R0＝5 Ω) B．滑動(dòng)變阻器(最大阻值為2 Ω，額定功率為50 W) C．電流表(0.6 A，內(nèi)阻r1＝1 Ω) D．電流表(0.6 A，內(nèi)阻r2約為5 Ω) E．直流電源E1(電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻約為1 Ω) F．直流電源E2(電動(dòng)勢(shì)6 V，內(nèi)阻約為2 Ω) G．開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干 (1)當(dāng)金屬梁沒(méi)有受到壓力時(shí)，兩應(yīng)變片的電阻相等，通過(guò)兩應(yīng)變片的電流相等，則輸出的電壓差ΔU________(填“大于零”“小于零”或“等于零”)． (2)圖乙中①②為電流表，其中電流表①選______(填“”或“”)，電源選______(填“E1”或“E2”)． (3)在供電電路中滑動(dòng)變阻器有兩種連接方式：一種是限流式，另一種是分壓式，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇的方式為_(kāi)___________． (4)在圖丙中，將原電路B、C間導(dǎo)線斷開(kāi)，并將滑動(dòng)變阻器與原設(shè)計(jì)的電路A、B、C端的一些端點(diǎn)連接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測(cè)量多組數(shù)據(jù)，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，請(qǐng)?jiān)趫D丙中正確連接電路． (5)結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟可以得出電阻的表達(dá)式為_(kāi)_________(兩電流表的電流分別用I1、I2表示)． 10．圖KS118所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的IU關(guān)系曲線圖． 圖KS118 (1)為了通過(guò)測(cè)量得到如圖所示IU關(guān)系的完整曲線，在圖KS119所示的甲和乙兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖________；簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：_________________________________.(電源電動(dòng)勢(shì)為9 V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為0～100 Ω) 　 圖KS119 (2)圖丙電路中，電源電壓恒為9 V，電流表示數(shù)為70 mA，定值電阻R1＝250 Ω，由熱敏電阻的IU關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為_(kāi)_______V；電阻R2的阻值為_(kāi)_______Ω. (3)舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：_____________________________________. 11．圖KS1110所示裝置可以用來(lái)測(cè)量硬彈簧(即勁度系數(shù)較大的彈簧)的勁度系數(shù)k.電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻可忽略不計(jì)，滑動(dòng)變阻器全長(zhǎng)為l，重力加速度為g，為理想電壓表．當(dāng)木板上沒(méi)有放重物時(shí)，滑動(dòng)變阻器的觸頭位于圖中a點(diǎn)，此時(shí)電壓表示數(shù)為零．在木板上放置質(zhì)量為m的重物，滑動(dòng)變阻器的觸頭隨木板一起下移，由電壓表的示數(shù)U及其他給定條件，可計(jì)算出彈簧的勁度系數(shù)k. 圖KS1110 (1)寫出m、U與k之間所滿足的關(guān)系式：________________________________. (2)已知E＝ 1.50 V，l＝ 12.0 cm，g＝9.80 m/s2.測(cè)量結(jié)果如下表： 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 圖KS1111 ①在圖KS1111中給出的坐標(biāo)紙上利用表中數(shù)據(jù)描出mU直線． ②mU直線的斜率為_(kāi)_______kg/V. ③彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m.(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 12．傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(通常是電學(xué)量)．例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻，熱敏電阻隨溫度變化的圖線如圖KS1112甲所示，圖乙是由熱敏電阻Rt作為傳感器制作的簡(jiǎn)單自動(dòng)報(bào)警器線路圖． 圖KS1112 (1)為了使溫度過(guò)高時(shí)報(bào)警器鈴響，c應(yīng)接在______(填“a”或“b”)． (2)若使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P向______(填“左”或“右”)移動(dòng)． (3)如果在調(diào)試報(bào)警器達(dá)最低報(bào)警溫度時(shí)，無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P都不能使報(bào)警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài)，則造成工作電路實(shí)際不能工作的原因可能是：______________________________________________.