[職稱論文]初中物理教學(xué)論文 傳感器件入題來

1 傳感器件入題來 傳感器件是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。即傳感器能將被測信號量的微小變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化。 2012 年中考多地出現(xiàn)以傳感器件為背景的試題，綜合考查學(xué)生的基礎(chǔ)知識和技能，賞析如下。 一、 呼氣 酒精測試儀 例 1(2012山東德州 )為防止酒駕事故的出現(xiàn)，酒精測試儀被廣泛應(yīng)用。有一種 由酒精氣體傳感器制成的呼氣酒精測試儀，當接觸到 的 酒精氣體濃度增加時，其電阻值降低， 如圖 1 甲所示。當酒精氣體的濃度 為 0 時， R1的電阻為 60。在圖 1 乙所示的工作電路中，電源電壓恒為 8V，定值電阻R2=20。求： (1) 當被檢測者的酒精氣體的濃度為 0 時，電壓表的示數(shù)是多少； (2)現(xiàn)在國際公認的酒駕標準是 0.2mg/ml 酒精氣體濃度 0.8mg/ml，當電流表的示數(shù)為 0.2A時，試通過計算判斷被檢測者是否酒駕。 圖 1 分析： (1) 由題目中的已知條件，當被檢測者的酒精氣體的濃度為 0 時， R1的電阻為 60 。電路圖中兩電阻串聯(lián)，電壓表測量的是 R1的電壓。根據(jù)串聯(lián)電路中電壓的分配規(guī)律或歐姆定律容易求出電壓表示數(shù)。 （ 2）當電流表的示數(shù)為 0.2A 時，根據(jù)歐姆定律容易求出串聯(lián)電路的總電阻，進一步算出 R1的電阻，結(jié)合甲圖可判斷對應(yīng)的酒精氣體濃度，進而判斷被檢測者是否酒駕。 答案： （ 1） 6V； （ 2）被檢測者屬于酒駕。 二、汽車上的油量表 2 例 2（ 2012?內(nèi)江）如圖 2 甲所示，是某型號汽車的自動測定油箱內(nèi)油量的電路原理圖。其 中電源的電壓為 12V，保護電阻 R0=5 ， A 為一個量程為 0 0.6A 的電流表（油量表）， Rx 為壓敏電阻（厚度不計），其阻值 Rx 隨油量深度 h 的變化關(guān)系如圖 2 乙所示；油箱的上、下兩部分均為大小不同的圓柱形容器，上部容器和下部容器的橫截面積之比為 1:2，且下部容器的高和底面直徑均為 2dm。則： （ 1）當圓柱形容器內(nèi)盛裝一定量的汽油時，上部與下部容器中汽油的深度之比為 2:1。那么，此時電路中的電流是多少？ （ 2）若汽油價格是 8 元 /升，當該汽車在高速公路上勻速 100Km 時，油量表的指針由滿刻度指到了 刻度，那么，汽車每勻速行駛 1Km 所消耗的汽油費是多少元？（ =3 ） 圖 2 分析： （ 1）根據(jù)上部與下部容器中汽油的深度之比求出上部液體的深度，進一步求出油量的深度，由乙圖讀出對應(yīng)壓敏電阻的阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電流表的示數(shù)。 （ 2）算出油量表滿刻度和 刻度時，電路中的電流。根據(jù)歐姆定律和電阻的串聯(lián)求出電路中壓敏電阻的 阻值，根據(jù)圖象讀出對應(yīng)油量的深度，根據(jù)體積公式求出所耗油量的體積，進一步求出汽車每勻速行駛 1km 所消耗的汽油費。 答案： （ 1） 0.3A；（ 2） 0.72 元 三、空調(diào)的自動控制裝置 例 3（ 2012煙臺）如圖 3 所示為某興趣小組為學(xué)校辦公樓空調(diào)設(shè)計的自動控制裝置， R 是熱敏電阻，其阻值隨溫度變化關(guān)系如下表所示。已知繼電器的線圈電阻 R0=10 ，左邊電源電壓為 6V 恒定不變。當繼電器線圈中的電流大于或等于 15mA 時，繼電器的銜鐵被吸合，右邊的空調(diào)電路正常工作。 溫度 t/ 0 5 10 15 20 25 30 35 40 3 電阻 R/ 600 550 500 450 420 390 360 330 300 （ 1）請說明該自動控制裝置的原理 （ 2）計算說明該空調(diào)的啟動溫度是多少？ （ 3）為了節(jié)省電能，將空調(diào)啟動溫度設(shè)定為 30，控制電路中需要再串聯(lián)多大的電阻？ （ 4）改變控制電路的電阻可以給空調(diào)設(shè)定不同的啟動溫度，除此之外，請你再提出一種方便可行的調(diào)節(jié)方案。 分析： （ 1）由題意可知，這一自動控制裝置的基本結(jié)構(gòu)是一個電磁繼電器，根據(jù)電磁繼電器的基本工作原理，結(jié)合在此處的運用可描述其原理； （ 2）根據(jù)左邊電源電壓為 6V，繼電器線圈中的電流大于 或等于 15mA 時繼電器啟動，可計算出此時繼電器的總電阻，再減去線圈電阻，可得到熱敏電阻的阻值，最后從表中找出對應(yīng)溫度； （ 3）當溫度設(shè)定為 30時，從表中找出對應(yīng)的電阻值，用同樣的方法求出總電阻，減去表中對應(yīng)的阻值，即可得出應(yīng)串聯(lián)的電阻大小； （ 4）本裝置通過調(diào)節(jié)電阻來改變設(shè)定溫度，我們也可以考慮通過改變電源電壓，實現(xiàn)對其調(diào)節(jié)的作用。 答案： （ 1）隨室內(nèi)溫度的升高，熱敏電阻的阻值減小，控制電路中電流增大，當電流達到 15mA時，銜鐵被吸合，右側(cè)空調(diào)電路電阻增大，電流減小，空調(diào)開始工作。當溫度下降時，控制 電路電阻增大，電流減小，減小到一定值，使空調(diào)電路斷開，這樣就實現(xiàn)了自動控制。 （ 2）啟動溫度是 25 （ 3） 30 （ 4）因為本裝置啟動的電流是一定的，因此，既可通過改變電阻來改變電流，可以通過將左邊電源改為可調(diào)壓電源來實現(xiàn)對其控制。 四、電飯鍋中的磁鋼限溫器 4 例 4（ 2012鹽城）閱讀短文，回答問題： 電飯鍋是生活中常見的用電器：它利用磁鋼限溫器來控制煮飯過程中的最高溫度，磁鋼限溫器結(jié)構(gòu)如圖 4 甲所示，它由永久磁鋼、感溫磁鋼和彈簧等組成，感溫磁鋼及其外套由彈簧支撐永久磁鋼的磁性不變，感溫磁鋼的磁性會隨溫度的升高而減弱，當溫度達到 103時，感溫磁鋼失去磁性。煮飯時，按下電飯鍋的按鍵，永久磁鋼和感溫磁鋼吸合，同時帶動連桿使加熱開關(guān)閉合，電熱盤通電，當溫度升高到一定程度，感溫磁鋼失去磁性，在彈簧的作用下感溫磁鋼與永久磁鋼分離，同時使加熱開關(guān)斷開，按鍵跳起，電熱盤停止加熱。 （ 1）電飯鍋煮飯時，電能主要轉(zhuǎn)化為 能。 （ 2）按鍵未按下時，彈簧處于 （壓縮 /原長 /伸長）狀態(tài)。 （ 3）磁 鋼限溫器工作時，不同時刻的溫度如下表： 時間 /min 0 4 8 12 16 20 溫度 / 20 25 43 73 98 103 （ 4）在磁鋼限溫器工作過程中，感溫磁鋼沒有磁性的是 A按下按鍵時 B加熱升溫過程中 C按鍵跳開時 D降溫過程中 （ 5）小明發(fā)現(xiàn)用該電飯鍋燒開水，當水沸騰時電飯鍋的按鍵沒有跳起，原因是 。 5 分析： 電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。感溫磁鋼的磁性受溫度的影響，隨溫度升高，磁性減弱；在溫度達到一定值時，其磁性消失，感溫磁鋼失去磁性，在彈簧的作用下感溫磁鋼與永久磁鋼分離，同 時使加熱開關(guān)斷開，按鍵跳起，電熱盤停止加熱。當溫度達到 103時，感溫磁鋼失去磁性水沸騰時電飯鍋的按鍵沒有跳起，原因是水的沸點低于 103。 答案： （ 1）內(nèi)； （ 21）壓縮； （ 4） C； （ 5）水的沸點低于 103 五、市場上的“測重儀” 例 5（ 2012達州）小剛觀察了市場上的“測重儀”后，畫出了如圖 5 所示的原理圖： A 為托盤，P 為金屬滑片且固定在托盤下的輕質(zhì)彈簧上，并能隨輕質(zhì)彈簧一起上下滑動，當托盤中不放物體時，P 位于 R 的最上端。已知 R0=5 ， R 的最大阻值為 25 ，電源電壓恒為 3V。問： （ 1）圖中的質(zhì)量表應(yīng)該用什么電表改裝？ 。 （ 2）當開關(guān) S 閉合，不稱量物體時，通電 5min 電阻 R 消耗的電能是多少？ （ 3）當稱量物體質(zhì)量達到最大值時， R0消耗的功率是多少？ 分析： （ 1）根據(jù)物體越重， R 接入電路的電阻越小，電流越大，“測重儀”的示數(shù)越大，可知質(zhì)量表應(yīng)用電流表改裝的； （ 2）不稱量物體時， R 與 R0串聯(lián)，由電源電壓和總電阻求出電流，再根據(jù) W=I2Rt 求出電阻 R 消耗的電能； （ 3）當稱量物體質(zhì)量達到最大值時， R 沒有接入電路中， R0兩端電壓為電源電壓，根據(jù)可求出 R0消耗的功率。 答案： （ 1）圖中的質(zhì)量表應(yīng)用電流表改裝；（ 2） 75J；（ 3） 1.8W。 六、自動控制的電熱水器 例 6（ 2012黃岡）如圖 6 為小穎同學(xué)設(shè)計的電熱水器的原理圖，該電熱水器具有加熱、保溫功能。圖 6 中電磁繼電器（線圈電阻不計）、熱敏電阻 R、保護電阻 R0、電壓恒為 6V 的電源 U1、導(dǎo)線等組成控制電路。當電磁鐵線圈中的電流 I 10mA 時，繼電器上方觸點和觸點 c 接通；當電磁鐵線圈中的電流 I10mA 時，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點和觸點 a、 b 接通。熱敏電阻中允 6 許通過的最大電流 I0=15mA，其電阻 R 隨溫度變化的規(guī)律如圖 7，熱敏電阻和加熱電路中的三只電阻R1、 R2、 R3均置于儲水箱中。已知 R1=33 、 R2=66 、 R3=154 、 U2=220V。 （ 1）銜鐵被吸下時，加熱電路的總電阻是多大？ （ 2）保溫狀態(tài)下，若加熱電路的發(fā)熱功率等于熱水器散熱功率的 80%，求 10 分鐘內(nèi)熱水器散失的熱量； （ 3）為使控制電路正常工作，保護電阻