初中物理傳感器的問(wèn)題.doc

一、溫度傳感器實(shí)例一： 1（2008連云港中考試題）研究表明，有些金屬電阻的阻值會(huì)隨溫度的變化而變化，物理學(xué)中利用這類金屬的特性可以制成金屬電阻溫度計(jì)，它可以用來(lái)測(cè)量很高的溫度，其原理如圖所示。圖中電流表量程為015mA（不計(jì)其電阻），電源的電壓恒為3V，R為滑動(dòng)變阻器，金屬電阻作為溫度計(jì)的測(cè)溫探頭，在t0時(shí)其阻值Rt隨溫度t的變化關(guān)系為Rt=100+0.5t（單位為）。 （1）若要把Rt放入溫度為0處進(jìn)行測(cè)量，使電流表恰好達(dá)到滿量程電流15mA，則這時(shí)滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值為多大？ （2）保持（1）中滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值不變，當(dāng)把測(cè)溫探頭Rt放到某待測(cè)溫度處，電流表的示數(shù)恰為10mA，則此時(shí)Rt的阻值為多大？對(duì)應(yīng)的溫度為多高？ （3）保持（1）中滑動(dòng)變阻器R接入電路的阻值不變，當(dāng)被測(cè)溫度為600時(shí)，電路消耗的電功率為多大？ （4）若把電流表的電流刻度盤換為對(duì)應(yīng)的溫度刻度盤，則溫度刻度的特點(diǎn)是什么？2（2008年福建福田中考試題）1.(7分)熱敏電阻廣泛應(yīng)用于控制電路中，其阻值會(huì)隨環(huán)境溫度的改變而改變圖甲中，電源電壓U =6V，是小量程電流表，其允許通過(guò)的最大電流為0.02 A，滑動(dòng)變阻器R的銘牌上標(biāo)有“200 0.3 A”字樣，為熱敏電阻，其阻值隨環(huán)境溫度變化關(guān)系如圖乙所示閉合開(kāi)關(guān)S，求： (1)環(huán)境溫度為10 、電路中電流為0.0l A時(shí)兩端的電壓(2)圖甲電路可以正常工作的最高環(huán)境溫度3（2008南通中考試題）30(8分)圖甲和圖乙是利用熱敏電阻來(lái)測(cè)量溫度的原理圖電源電壓均為20V且保持不變，定值電阻R0的阻值為30則：(1)圖甲中電流表的示數(shù)為03A時(shí)，熱敏電阻兩端的電壓和消耗的功率分別是多少？(2)圖乙中電壓表的量程為015V，熱敏電阻R的阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖丙所示，試求此電路能測(cè)量的最高溫度二、光強(qiáng)傳感器4（2008年鎮(zhèn)江中考試題）30有一種半導(dǎo)體材料的電阻值隨著光照射強(qiáng)度的變化而明顯改變，用這種材料制作的電阻稱為光敏電阻物理學(xué)上用“光強(qiáng)”這個(gè)物理量來(lái)表示光強(qiáng)弱的程度，符號(hào)為E，國(guó)際單位為坎德拉(cd)，某光敏電阻的阻值R與光強(qiáng)E之間的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示： (1)分析上表數(shù)據(jù)，根據(jù)光敏電阻的阻值R隨光強(qiáng)E變化的規(guī)律，填,寫表格空格處的電阻，并歸納出光敏電阻的阻值R隨光強(qiáng)E變化的關(guān)系式為R= E(2)小明將該光敏電阻R、電流表(量程為006A)、電壓表(量程為03V)、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器R。(最大阻值為50)和電壓恒為6V的電源組成如圖所示的電路，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表的示數(shù)為04A時(shí)，電壓表的示數(shù)為36V，此時(shí)，光敏電阻所在處的光強(qiáng)為多大?(3)在上述電路中，隨著電阻的變化，電流可能會(huì)超過(guò)電流表的量程，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓可能會(huì)超過(guò)電壓表的量程若光敏電阻處的光強(qiáng)在20 cd至45cd范圍內(nèi)，為保證不超過(guò)電表量程，求出滑動(dòng)變阻 器允許連入電路的阻值范圍（2008年湖北株洲中考試題）30.（12分）光敏電阻的阻值隨光照射的強(qiáng)弱而改變?！肮鈴?qiáng)”表示光的強(qiáng)弱程度的物理量，照射光越強(qiáng)，光強(qiáng)越大，光強(qiáng)符號(hào)用 E 表示，國(guó)際單位為坎德拉（cd）。實(shí)驗(yàn)測(cè)得光敏電阻的阻值 R 與光強(qiáng)E間的關(guān)系如圖15所示，根據(jù)圖象解答下列問(wèn)題：（1）光敏電阻隨光強(qiáng)的增大而 ，隨光強(qiáng)的減小而 。AR圖16R0光（2）當(dāng)光強(qiáng)為 E1 時(shí)，光敏電阻的阻值為 R1；當(dāng)光強(qiáng)為 E2 時(shí)，光敏電阻的阻值為 R2，那么它們之間的關(guān)系式為 （用 E1、E2 表示）。（3）將光敏電阻 R、定值電阻 R0、電流表、開(kāi)關(guān)和電源連接成圖16所示電路。閉合開(kāi)關(guān)，逐漸增大光敏電阻的光照強(qiáng)度，那么 。（填正確答案的序號(hào)）電流表的讀數(shù)增大，光敏電阻兩端的電壓也增大電流表的讀數(shù)增大，但光敏電阻兩端的電壓減小電流表的讀數(shù)減小，但光敏電阻兩端的電壓增大電流表的讀數(shù)減小，光敏電阻兩端的電壓也減?。?）在圖16電路所示電路中，電源電壓為 6V，當(dāng)光照強(qiáng)度為 4.5 cd時(shí)，電流表的讀數(shù)為 0.5 A。試求定值電阻 R0 的阻值。三、壓力傳感器（2008年無(wú)錫中考試題）在學(xué)校舉行的物理創(chuàng)新大賽上，小明和小紅所在的科技小組分別設(shè)計(jì)了一種測(cè)量托盤所受壓力的壓力測(cè)量?jī)x，如圖甲、乙所示。兩裝置中所用的器材與規(guī)格完全相同，壓力表是由電壓表改裝而成，R1為定值電阻，阻值為10，R2為滑動(dòng)變阻器，規(guī)格為“10 lA。金屬指針OP可在金屬桿AB上滑動(dòng)，且與它接觸良好，金屬指針和金屬桿電阻忽略不計(jì)。M為彈簧，在彈性限度內(nèi)它縮短的長(zhǎng)度與其所受的壓力大小成正比。當(dāng)托盤所受壓力為零時(shí)，P恰好位于R2的最上端；當(dāng)托盤所受壓力為50N時(shí)，P恰好位于R2的最下端，此時(shí)彈簧的形變?nèi)栽趶椥韵薅葍?nèi)。(1)甲裝置中，當(dāng)P位于R2的最下端時(shí)，電壓表的示數(shù)為3V，則電源電壓是多少?(2)甲裝置中，壓力25N的刻度位置標(biāo)在電壓表表盤多少伏的刻度線上?(3)在甲、乙兩種裝置中，兩壓力表的刻度特點(diǎn)有何不同?試說(shuō)明理由。（2008年廣西南寧中考試題）27(8分)為鍛煉身體，小剛利用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，如圖16甲是其原理 圖。硬質(zhì)彈簧上端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計(jì)，P與R接觸良好且摩擦不 計(jì))。定值電阻R0=5，R是一根長(zhǎng)為5cm的均勻電阻線(阻值跟長(zhǎng)度成正比)，其最大阻值為25，電源電壓為3V，電壓表的量程為03V，當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，金屬滑片P剛好處于b端。已知該彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度L與所受拉力F間的關(guān)系如圖16乙所示。求： (1)小剛要把電壓表的表盤改為拉力計(jì)的表盤，當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，拉力計(jì)表盤上的零刻度 應(yīng)標(biāo)在電壓表表盤的多少伏處?(2)閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)電壓表的指針指在1.5V時(shí)，電阻線接入電路中的電阻值為多少歐?此時(shí)，作用在拉環(huán)上豎直向上的拉力為多少牛?（2008淮安中考試題）傳感器是現(xiàn)代自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要器件之一，傳感器通常是將感應(yīng)到的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換成 電流(或電壓)信號(hào)，如：溫度傳感器、聲傳感器、光傳感器等現(xiàn)有一壓力傳感器(可視為一個(gè)電阻)其電阻R隨壓力F大小的變化面變化從實(shí)驗(yàn)測(cè)得R與F的一組數(shù)據(jù)如右表所示：壓力F/N050100150200250電阻R/30022016512010090 (1)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在題33圖所示的R-F坐標(biāo) 系中畫(huà)出電阻R隨壓力F變化的圖像(2)利用表中的數(shù)據(jù)或R-F的圖像可得到的結(jié)論 是：_(3)請(qǐng)你利用下列器材：壓力傳感器R、定值電阻R0 (50)、電源(30V)、電壓表、開(kāi)關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干，設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤要求：在虛線框內(nèi)畫(huà)出你所設(shè)計(jì)的電子秤工作原理的電路圖，并簡(jiǎn)述其工作原理： （2008年山東濱州中考試題）57（8分）有一種測(cè)量人的體重的電子秤，其測(cè)量部分的原理如圖中虛線框里的內(nèi)容所示。它主要有四部分構(gòu)成：踏板和壓力杠桿OAB（可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)）、定值電阻RO、壓力傳感器R（其電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化，變化關(guān)系如下表）、顯示質(zhì)量大小的儀表V（實(shí)質(zhì)示一個(gè)量程為03V的電壓表）。已知OBOA，電源電壓恒為，忽略踏板、杠桿及壓桿的重力，g取10N/Kg.壓力F/N050100150200250300電阻R/300250200150100500（1）當(dāng)踏板空載時(shí)，電壓表的示數(shù)為0.75V，求定值電阻RO的大小。（2）當(dāng)某同學(xué)站在踏板上時(shí)，電壓表顯示為1.2V，此時(shí)壓力傳感器R的阻值多大？該同學(xué)體重是多少K g？（2008河南中考試題）12圖5所示的是握力計(jì)的原理圖，其中彈簧上端和滑動(dòng)變阻器滑片固定在一起，AB間有可收縮的導(dǎo)線，R0為保護(hù)電阻，電壓表可顯示壓力的大小。則當(dāng)握力F增加時(shí)電壓表的示數(shù)將A變大 B變小 C不變 D無(wú)法確定（2008年山東威海中考試題）圖是小麗設(shè)計(jì)的壓力傳感器的原理圖，其中1是滑動(dòng)變阻器，R2是定值電阻。當(dāng)壓力F增大時(shí)電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)減小電流表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)增大電流表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)減小（2008年四川廣安中考試題）35. (7分）如圖13所示，是紅星中學(xué)九年級(jí)物理課外實(shí)踐活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的風(fēng)力測(cè)量?jī)x的電路示意圖。其電源電壓U=3V，電路保護(hù)電阻R1=20，均勻電阻絲的阻值為R2=3，金屬絲（電阻忽略不計(jì)）的上端固定在0點(diǎn)，下端系有一塊塑料片A，當(dāng)風(fēng)從右向左吹動(dòng)塑料片時(shí)，金屬絲向左擺動(dòng)并與電阻絲保持良好的接觸，風(fēng)力表由電壓表改裝而成。（l）無(wú)風(fēng)時(shí)，塑料片豎直下垂，電壓表示數(shù)是多少？電路 中的電流是多少？（2）風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)，金屬絲滑至電阻絲的最左端，電壓表的 示數(shù)是多少？（3）為什么不在電路中串聯(lián)電流表，把電流表改裝成風(fēng)力表？（2008年福建廈門中考試題）34（8分）圖22甲是某電子秤的原理示意圖電壓表量程為03V（可對(duì)應(yīng)顯示質(zhì)量大?。Ｒ阎娮鑂0=60壓力傳感器R的阻值隨所受壓力變化的圖象如圖22乙所示，壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為2l06Pa，壓桿與壓力傳感器的接觸面積是2cm2。設(shè)托盤和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，電源電壓恒定不變。試求：（1）該壓力傳感器能承受的最大壓力；（2）若要求傳感器受到最大壓力時(shí)，電壓表的示數(shù)達(dá)到最大值，則電源電壓是多大？（3）通過(guò)計(jì)算判斷電子秤的刻度是否均勻。（2008年廣西來(lái)賓中考試題）29)(9分)小明設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量物體質(zhì)量的“托盤秤”，圖20(甲)是其原理示意圖，其中托盤上放置物體，壓力傳感器R的電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化，杠桿ABO可繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，電壓表的量程為O3V(可顯示質(zhì)量大小)已知OB：BA=1：2，電阻R0=100壓力傳感器R表面能承受的最大壓力為400N，壓桿與壓力傳感器的接觸面積為2cm2，壓力傳感器R的電阻值隨所受壓力變化的圖像如圖20(乙)所示電源電壓恒定不變，秤達(dá)到最大稱量時(shí)，電壓表的示數(shù)也達(dá)到最大值，托盤和杠桿組件的質(zhì)量忽略不計(jì)求：(1)該壓力傳感器能承受的最大壓強(qiáng)；(2)電源電壓；(3)當(dāng)電壓表的示數(shù)為I.5V時(shí)，托盤上被測(cè)物體的質(zhì)量(取g=10Nkg)（2008年湖北黃石）24某電子磅秤原理圖如圖15(甲)所示，主要部件是杠桿ABO，電流表A和壓力傳感器(相當(dāng)于電阻值會(huì)隨受到的壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)，其中杠桿可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，且力臂之比AO：BO5：1，壓力傳感器的電阻值R隨所受到的壓力F的關(guān)系圖像如圖15(乙)所示，秤盤與杠桿質(zhì)量均忽略不計(jì)，電源電壓9V，R0=60，(取g10Nkg)。求： (1)該秤的零起點(diǎn)(即秤盤上不放重物時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤的多少mA處? (2)當(dāng)電流表示數(shù)為30rnA時(shí)，秤盤上放的物體的質(zhì)量為多少kg?解析：本題中把壓力的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化，然后通過(guò)電壓表表現(xiàn)出來(lái)。四、距離傳感器（2008年廣東廣州中考試題）21（7分）距離傳感器發(fā)出的超聲波遇到物體后反射回傳感器，傳感器收到信號(hào)后自動(dòng)計(jì)算出物體與傳感器的距離，并顯示物體的距離（s）一時(shí)間（t）圖象超聲波在空氣中的速度是340 m /s（1）若傳感器在發(fā)出信號(hào)后0.01 s收到從物體反射回來(lái)的信號(hào)物體距傳感器多遠(yuǎn)？（2）若顯示物體的s一t圖象如圖16，物體在0至15s的運(yùn)動(dòng)情況如何（3）如圖17所示，一物體在F10 N的水平拉力作用下，沿水平地面做直線運(yùn)動(dòng)傳感器顯示物體的s一t圖象如圖18求：在0至15s物體受到的摩擦力多大？拉力的功率多大？拓展：本著這種思路我們可以根據(jù)我們所學(xué)的一些知識(shí)，我們可以制成另外的一些傳感器，例如：圖3一、油量表（2008年湖北荊門中考試題）圖3是汽車、摩托車油量表（實(shí)際上就是電流表）原理示意圖，R是定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器，則A向油箱里加油時(shí)，電流表示數(shù)變大B燃油消耗下降時(shí)，電流表示數(shù)變大C燃油全部耗盡時(shí)，電流表將被燒壞D油箱加油過(guò)滿時(shí)，電流表將被燒壞二、深度計(jì)（2008年湖北荊門中考試題）6一長(zhǎng)方體鐵塊按圖4甲所示，從下表面與液面剛剛接觸處下放至圖中虛線位置。能大致反映鐵塊下降過(guò)程中所受浮力的大小與鐵塊下表面浸入液體深度關(guān)系的圖像是圖4 甲F浮h深0F浮h深0F浮h深0F浮h深0A B C D圖4 乙三、密度計(jì)（2008年湖北荊門中考試題）N 012345012345N 01234501234515在北京奧運(yùn)會(huì)上獲得比賽前三名的選手都將掛上既體現(xiàn)奧運(yùn)理 念，又體現(xiàn)中華民族特色的獎(jiǎng)牌用一種玉石制作然后分別鍍上金、銀、銅而成的獎(jiǎng)牌。小陽(yáng)是個(gè)愛(ài)動(dòng)腦筋的孩子，當(dāng)他得到一小塊制作奧運(yùn)獎(jiǎng)牌余下的玉石材料后，立即著手利用家里的彈簧秤測(cè)這種材料的密度。請(qǐng)你和小陽(yáng)一起來(lái)完成測(cè)量過(guò)程。（g取10N/kg）（1）如圖13所示用細(xì)線拴住玉石塊，用彈簧秤測(cè)出其所受重力，這 時(shí)彈簧秤示數(shù)是_N，從而可計(jì)算出玉石塊的質(zhì)量。圖13 圖14（2）如圖14所示讓玉石塊完全浸入水中，從圖中彈簧秤的示數(shù)可計(jì)算出玉石塊所受的浮力是_N。（3）利用以上測(cè)量數(shù)據(jù)可計(jì)算出玉石塊的密度是_kg/m3。四、風(fēng)力計(jì)（2008廣西柳州北海中考試題）31如圖9所示為小明自制的風(fēng)力板，口板為迎風(fēng)板，其迎風(fēng)面承受風(fēng)力，b板為壓重板，它水平放置，m為壓重板上的鐵板(a、b板重力不計(jì))。當(dāng)壓重板上鐵板重力一定時(shí)，風(fēng)力大到一定程度，風(fēng)力板