初中物理傳感器的問題.doc

一、溫度傳感器實例一： 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，它可以用來測量很高的溫度，其原理如圖所示。圖中電流表量程為015mA（不計其電阻），電源的電壓恒為3V，R為滑動變阻器，金屬電阻作為溫度計的測溫探頭，在t0時其阻值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)行測量，使電流表恰好達(dá)到滿量程電流15mA，則這時滑動變阻器R接入電路的阻值為多大？ （2）保持（1）中滑動變阻器R接入電路的阻值不變，當(dāng)把測溫探頭Rt放到某待測溫度處，電流表的示數(shù)恰為10mA，則此時Rt的阻值為多大？對應(yīng)的溫度為多高？ （3）保持（1）中滑動變阻器R接入電路的阻值不變，當(dāng)被測溫度為600時，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應(yīng)的溫度刻度盤，則溫度刻度的特點是什么？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，其允許通過的最大電流為0.02 A，滑動變阻器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關(guān)S，求： (1)環(huán)境溫度為10 、電路中電流為0.0l A時兩端的電壓(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測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，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)”這個物理量來表示光強(qiáng)弱的程度，符號為E，國際單位為坎德拉(cd)，某光敏電阻的阻值R與光強(qiáng)E之間的一組實驗數(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)、開關(guān)、滑動變阻器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，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表的示數(shù)為04A時，電壓表的示數(shù)為36V，此時，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，電流可能會超過電流表的量程，滑動變阻器兩端的電壓可能會超過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)，為保證不超過電表量程，求出滑動變阻 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)符號用 E 表示，國際單位為坎德拉（cd）。實驗測得光敏電阻的阻值 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，光敏電阻的阻值為 R1；當(dāng)光強(qiáng)為 E2 時，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、開關(guān)和電源連接成圖16所示電路。閉合開關(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）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，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)計了一種測量托盤所受壓力的壓力測量儀，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為滑動變阻器，規(guī)格為“10 lA。金屬指針OP可在金屬桿AB上滑動，且與它接觸良好，金屬指針和金屬桿電阻忽略不計。M為彈簧，在彈性限度內(nèi)它縮短的長度與其所受的壓力大小成正比。當(dāng)托盤所受壓力為零時，P恰好位于R2的最上端；當(dāng)托盤所受壓力為50N時，P恰好位于R2的最下端，此時彈簧的形變?nèi)栽趶椥韵薅葍?nèi)。(1)甲裝置中，當(dāng)P位于R2的最下端時，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有何不同?試說明理由。（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)物理知識設(shè)計了一個電子拉力計，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，P與R接觸良好且摩擦不 計)。定值電阻R0=5，R是一根長為5cm的均勻電阻線(阻值跟長度成正比)，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，金屬滑片P剛好處于b端。已知該彈簧伸長的長度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的表盤，當(dāng)不拉拉環(huán)時，拉力計表盤上的零刻度 應(yīng)標(biāo)在電壓表表盤的多少伏處?(2)閉合開關(guān)，當(dāng)電壓表的指針指在1.5V時，電阻線接入電路中的電阻值為多少歐?此時，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)到的物理量信號轉(zhuǎn)換成 電流(或電壓)信號，如：溫度傳感器、聲傳感器、光傳感器等現(xiàn)有一壓力傳感器(可視為一個電阻)其電阻R隨壓力F大小的變化面變化從實驗測得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、開關(guān)各一個，導(dǎo)線若干，設(shè)計一個電子秤要求：在虛線框內(nèi)畫出你所設(shè)計的電子秤工作原理的電路圖，并簡述其工作原理： （2008年山東濱州中考試題）57（8分）有一種測量人的體重的電子秤，其測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點轉(zhuǎn)動）、定值電阻RO、壓力傳感器R（其電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化，變化關(guān)系如下表）、顯示質(zhì)量大小的儀表V（實質(zhì)示一個量程為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，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，電壓表顯示為1.2V，此時壓力傳感器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所示的是握力計的原理圖，其中彈簧上端和滑動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增加時電壓表的示數(shù)將A變大 B變小 C不變 D無法確定（2008年山東威海中考試題）圖是小麗設(shè)計的壓力傳感器的原理圖，其中1是滑動變阻器，R2是定值電阻。當(dāng)壓力F增大時電流表示數(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)九年級物理課外實踐活動小組設(shè)計的風(fēng)力測量儀的電路示意圖。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）的上端固定在0點，下端系有一塊塑料片A，當(dāng)風(fēng)從右向左吹動塑料片時，金屬絲向左擺動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）無風(fēng)時，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，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（可對應(yīng)顯示質(zhì)量大?。?。已知電阻R0=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，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，電壓表的示數(shù)達(dá)到最大值，則電源電壓是多大？（3）通過計算判斷電子秤的刻度是否均勻。（2008年廣西來賓中考試題）29)(9分)小明設(shè)計了一個測量物體質(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的電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化，杠桿ABO可繞0點轉(zhuǎn)動，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，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，托盤上被測物體的質(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點轉(zhuǎn)動，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，電源電壓9V，R0=60，(取g10Nkg)。求： (1)該秤的零起點(即秤盤上不放重物時)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，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，然后通過電壓表表現(xiàn)出來。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，傳感器收到信號后自動計算出物體與傳感器的距離，并顯示物體的距離（s）一時間（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)出信號后0.01 s收到從物體反射回來的信號物體距傳感器多遠(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，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（實際上就是電流表）原理示意圖，R是定值電阻，R是滑動變阻器，則A向油箱里加油時，電流表示數(shù)變大B燃油消耗下降時，電流表示數(shù)變大C燃油全部耗盡時，電流表將被燒壞D油箱加油過滿時，電流表將被燒壞二、深度計（2008年湖北荊門中考試題）6一長方體鐵塊按圖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（2008年湖北荊門中考試題）N 012345012345N 01234501234515在北京奧運(yùn)會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)中華民族特色的獎牌用一種玉石制作然后分別鍍上金、銀、銅而成的獎牌。小陽是個愛動腦筋的孩子，當(dāng)他得到一小塊制作奧運(yùn)獎牌余下的玉石材料后，立即著手利用家里的彈簧秤測這種材料的密度。請你和小陽一起來完成測量過程。（g取10N/kg）（1）如圖13所示用細(xì)線拴住玉石塊，用彈簧秤測出其所受重力，這 時彈簧秤示數(shù)是_N，從而可計算出玉石塊的質(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)可計算出玉石塊所受的浮力是_N。（3）利用以上測量數(shù)據(jù)可計算出玉石塊的密度是_kg/m3。四、風(fēng)力計（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)。當(dāng)壓重板上鐵板重力一定時，風(fēng)力大到一定程度，風(fēng)力板