高中物理人教版能力提升练习 选修3- 2第 6章　传感器的简单使用 Word版含解析

1.(多选)如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当照射光强度增大时 (　　)
A.电压表的示数增大
B.R2中电流减小
C.小灯泡的功率增大
D.电路的路端电压增大
【解析】选A、B、C。当照射光强度增大时,R3阻值减小,外电路电阻随R3的减小而减小,R1两端电压因干路电流的增大而增大,电压表的示数增大,同时内电压增大,故电路路端电压减小,A项正确,D项错误;由路端电压减小,R1两端电压增大知,R2两端电压必减小,则R2中电流减小,故B项正确;结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大,则小灯泡的功率增大,故C项正确。
2.利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器,一般体积很小,可以用来测量很小范围内的温度变化,反应快,而且精确度高。
(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路,其他因素不变,只要热敏电阻所处区域的温度降低,电路中电流将变__________(选填“大”或“小”)。?
(2)上述电路中,我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度,就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度为20 ℃(如图甲所示),则
25 ℃的刻度应在20 ℃刻度的__________(选填“左”或“右”)侧。?
(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化,请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。(请在图乙中作图)
【解析】(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时,电阻增大,故电路中电流变小。
(2)由(1)的分析知,温度越高,电流越大,25 ℃的刻度应对应较大电流,故在
20 ℃刻度的右侧。
(3)如图所示。
答案:(1)小　(2)右　(3)见解析图
3.(2020·昆明模拟)为了节能和环保,一些公共场所用光控开关控制照明系统,光控开关可用光敏电阻控制,如图甲所示是某光敏电阻阻值随光照强度变化曲线,照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为:勒克斯(lx)。
(1)如图乙所示,电源电动势为3 V,内阻不计,当控制开关两端电压上升至2 V时控制开关自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至1.0 (lx)时控制开关接通照明系统,则R1=__________kΩ。?
(2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值,设计了如图戊所示的电路进行测量,电源(E=3 V,内阻未知),电阻箱(0～99 999Ω)。实验时将电阻箱阻值置于最大,闭合S1,将S2与1相连,减小电阻箱阻值,使灵敏电流计的示数为I,图丙为实验时电阻箱的阻值,其读数为__________kΩ;然后将S2与2相连,调节电阻箱的阻值如图丁所示,此时灵敏电流计的示数恰好为I,则光敏电阻的阻值R0=__________kΩ(结果保留3位有效数字)。?
【解析】(1)电阻R1和R0串联,==,当照度为1.0 (lx)时,电阻R0=20 kΩ,则R1=10 kΩ;
(2)由图可知,图丙的电阻为R2=62.5 kΩ,图丁的电阻R′2=22.5 kΩ,本题采用等效法测电阻,前后两次电路中的电流相等,则电路中的电阻相等,则有R2=R0+R′2,所以R0=40.0 kΩ。
答案:(1)10　(2)62.5　40.0
4.某学生为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k),如图所示。测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电压为0;而后在其受压面上放一物体,即可测得与物体质量成正比的输出电压U0。现有下列器材:力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)。
请完成对该物体质量的测量。
(1)设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,在方框中画出完整的测量电路图。
(2)以下为简要的测量步骤,请将不完整处补充完整:
A.调节滑动变阻器,使转换器的输出电压为零;
B.将__________放在转换器上,记下输出电压U0;?
C.将待测物放在转换器上,记下输出电压U1。
(3)根据以上测量,可求出:比例系数k=__________,待测物体的质量m=__________。?
(4)请设想实验中可能会出现的一个问题:__________________　。?
【解析】(1)根据“可测得与物体的质量成正比的输出电压U”可知输出端应接电压表。又根据“为了使输入电路的电压调节范围尽可能大”可知:必须用滑动变阻器在输入端组成分压电路。设计的电路如图所示。
(2)测量步骤与结果:
①调节滑动变阻器,使转换器的输出电压为零;
②将质量为m0的砝码放在转换器上,记下输出电压U0;
③将待测物放在转换器上,记下输出电压U1,则
U0=km0g,U1=kmg。
(3)根据以上测量,可得:k=,所以m=。
(4)该实验中可能会出现的问题有:①因电源电压不够而输出电压调不到零;②待测物体的质量超出转换器量程。
答案:(1)见解析图　(2)质量为m0的砝码　(3)　　(4)①因电源电压不够而输出电压调不到零
②待测物体的质量超出转换器的量程(两个选一个就可以)