专题227 传感器元件性能的探究解析版Word文档下载推荐.docx
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（3）根据滑动变阻器分压接法电路，闭合开关前，应该使测量电路部分电压最小，确定滑动变阻器的滑动触头位置。
（4）根据毫安表内阻与热敏电阻的大小关系分析误差。
确定正确选项。
【解题思路】
（1）由图甲可以看出，热敏电阻的阻值Rt随温度t的升高而减小。
（2）由于热敏电阻的阻值几千欧姆，而滑动变阻器的最大阻值只有20欧姆，所以电路只能设计为滑动变阻器分压接法。
由于毫安表的量程只有1mA，内阻约为200欧姆，电压表内阻约为10kΩ，通过电压表的电流将达到0.45mA，所以采用电流表内接电路。
连接电路如图。
（3）对于滑动变阻器分压接法电路，闭合开关前，应该使测量电路部分电压最小，所以滑动变阻器的滑动触头P应该置于a端。
（4）在温度逐渐升高的过程中，热敏电阻的阻值减小，其毫安表的内阻约200Ω已经不可忽略，导致电阻的测量的绝对误差不变，相对误差越来越大，选项A错误B正确；
在温度比较高时，适当增大电阻两端的电压不可以减小两条曲线的差距，可以通过把电路改接为电流表外接电路可以减小两条曲线的差距，选项C错误D正确。
10．（10分）（2020福建厦门外国语学校最后模拟）传感器在现代生活、生产和科技中有着相当广泛的应用，如图甲是一个压力传感器设计电路，要求从表盘上直接读出压力大小，其中R1是保护电阻，R2是调零电阻（总电阻100Ω），理想电流表量程为10mA，电源电动势E＝3V（内阻不计），压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的对应关系如图乙所示。
（1）有三个规格的保护电阻，R1应选哪一个 B 。
A.25Ω
B.250Ω
C.2500Ω
（2）选取、安装保护电阻后，要对压力传感器进行调零。
调零电阻R2应调为 20 Ω。
（3）现对表盘进行重新赋值。
原3mA刻度线应标注 2800 N。
（4）由于电池老化，电动势降为2.8V，传感器压力读数会出现偏差，如果某次使用时，先调零、后测量，读出压力为1200N，此时电流大小为 5 mA，实际压力大小为 1040 N。
【思路分析】
（1）根据闭合电路欧姆定律求出电流表满偏时对应的总阻值，调零电阻R2应该和总电阻差不多才适合。
（2）由R总＝R1+R2+R，对压力传感器进行调零时，R1＝250Ω，R＝30Ω，代入总电阻表达式就可以求出R2。
（3）先求出电流表为3mA时对应的总电阻，代入R总＝R1+R2+R，可以求出R的值，再根据R﹣F图象写出一次函数R与F一次函数表达式，根据解析式可以求出对应的压力。
（4）不考虑电源电压减小的情况，根据R与F一次函数关系可以求出F＝1200N时对应的电阻R，再根据闭合电路欧姆定律I＝
，可以求出对应的电流；
因为电池老化，电动势E＝2.8V，根据闭合电路欧姆定律可以求出实际的总电阻R实总，从而求出压敏电阻实际值，再代入R与F一次函数关系式可以求出对应的压力。
【名师解析】
（1）电流表满偏时，电路的总电阻R总＝
＝
Ω＝300Ω，而R总＝R1+R2+R，由调零电阻R2最大为100Ω，故只要大于200Ω即可，A太小，C太大，故选B。
（2）选取、安装保护电阻后，对压力传感器进行调零，则R1＝250Ω，R＝30Ω，代入R总＝R1+R2+R＝300Ω，解得R2＝20Ω。
（3）当电流表示数为3mA时，电路中的总电阻：
R总＝
＝1000Ω
即：
R＝R总﹣R1﹣R2＝730Ω
由乙图一次函数为：
R＝
F+30
经计算当R＝730Ω时，压力F＝2800N。
（4）根据R与F一次函数关系：
当F＝1200N时，R＝330Ω
再由：
I＝
＝5mA
因为电池老化，电动势E＝2.8V，电路中实际电阻：
R实总＝
＝560Ω
则R的实际阻值为：
R实＝R实总﹣R1﹣R2＝290Ω
再将R实代入
求得：
F＝1040N。
（1）B；
（2）20；
（3）2800；
（4）5，1040。
【点评】本题考查了电阻的测量、闭合电路欧姆定律等知识点。
本题类似于欧姆表的改装问题，正确利用闭合电路欧姆定律及一次函数知识是解决本题的关键点。
4.（2018·
郑州模拟）电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9V的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：
光强E/cd
1
2
3
4
5
电阻值/Ω
18
9
6
3.6
[“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位坎德拉（cd）]
（1）当光照强度为4坎德拉（cd）时光敏电阻Rx的大小为________Ω。
（2）其原理是光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升。
若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是________（填序号）。
【名师解析】：
（1）由表格数据可知，光敏电阻Rx与光强E的乘积均为1.8Ω·
cd不变，则当E＝4cd时，光敏电阻的阻值：
Rx＝
＝4.5Ω。
（2）由题意可知，光敏电阻Rx与定值电阻R0串联连接，光照增强时，光敏电阻Rx阻值减小，电路中的总电阻减小，由I＝
可知，电路中的电流增大，由U＝IR可知，R0两端的电压增大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以Rx两端的电压减小，反之，光照减弱时，光敏电阻Rx阻值增大，R0两端的电压减小，Rx两端的电压增大，则玻璃并联在R0两端时不符合，玻璃并联在Rx两端时符合，故A项错误，C项正确；
若玻璃与电源并联，光照变化时，玻璃两端的电压不变，故B、D项错误。
【参考答案】：
（1）4.5
（2）C
6.（2019山东济南三模）（9分）摄影中常用测光表来测定光的强度以便确定合适的曝光时间。
光的强弱可以用照度来计量，光越强照度越大，照度单位为lx。
光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件，如图甲所示为某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值变化情况。
某同学按照图乙所示的电路图连成电路，测出在不同照度值下对应的电流值，将照度值标在电流表对应的刻线上，就将电流表改装成一个简易的测光表。
现有的器材及规格如下：
光敏电阻Rp
电流表μA（量程0～500μA，内阻等于500Ω）；
两节干电池E（每节的电动势1．5V，内阻内阻约0．5Ω）；
定值电阻R1（阻值等于5500Ω）；
定值电阻R2（阻值等于4500Ω）；
开关K；
（1）根据所给的表格数据可知光敏电阻Rp的阻值随光的照度增大而__________（选填“增大”或“减小”）。
（2）此简易测光表上较小的照度值应该对应_________（选填“较大”或“较小”）的电流值。
（3）若此简易测光表测量量程的最大照度值为1200lx，电路中串联的保护电阻R应该选择____________（选填“R1”或“R2”）。
（4）随着干电池使用时间变长，干电池的内阻会变很大。
若不及时更换干电池，会导致测得的光的照度值比真实值____________（选填“大”或“小”）。
（1）减小（2分）
（2）较小（2分）
（3）R2（3分）（4）小（2分）
【命题意图】本题以光敏电阻Rp的阻值随光的照度变化曲线给出解题信息，考查闭合电路欧姆定律、图像分析、仪器选择、误差分析及其相关知识点。
【实验攻略】利用闭合电路欧姆定律估算出保护电阻阻值。
（1）由图甲可知，光敏电阻Rp的阻值随光的照度增大而减小。
（2）由于照度减小，光敏电阻Rp的阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电流减小，所以此简易测光表上较小的照度值应该对应较小的电流值。
（3）由图甲可知，最大照度值为1200lx对应的光敏电阻Rp的阻值为1kΩ。
由闭合电路欧姆定律E=I（r+Rg+Rp+R），解得R=4499Ω，所以电路中串联的保护电阻R应该选择阻值等于4500Ω的R2..。
（4）干电池内阻r增大，会导致简易测光表中电流减小，测得的光的照度值比真实值小。
7.（8分）小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系，已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω，R随t的升高而增大，实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度。
实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，…和电流表的相应示数I1，I2，…。
然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2，…，分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，…。
（1）有以下两电流表，实验电路中应选用________。
A．量程0～100mA，内阻约2Ω
B．量程0～0.6A，内阻可忽略
（2）实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9Ω调节至10.0Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”、“b”、“c”，正确的操作顺序是________。
①将旋钮a由“0”旋转至“1”
②将旋钮b由“9”旋转至“0”
③将旋钮c由“9”旋转至“0”
（3）实验记录的t和R的数据见下表
温度t（℃）
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
阻值R（Ω）
9.6
10.4
11.1
12.1
12.8
请根据表中数据，在答题卡的方格纸上作出R－t图线。
由图线求得R随t的变化关系为R＝________Ω。
【名师解析】
（1）电路中的最大电流约I＝
≈100mA，故电流表应选用A。
（2）调节电阻箱时按照先调大再调小的原则，旋转各旋钮的正确操作顺序①②③。
（3）R－t图象如图所示
由R－t图象知，R＝0.04t＋8.8（Ω）。
【参考答案】
（1）A
（2）①②③ （3）见解析 0.04t＋8.8
8．（2018福建质检）某同学要把电压表改装成可直接测量压力的仪表，设计的电路如图（a）所示。
实验器材如下：
待改装电压表（量程0~3V，可视为理想电压表），定值电阻R0，压敏电阻Rx，电源（4V，内阻不计），开关S，导线。
选用的压敏电阻阻值Rx随压力F变化的规律如图（b）。
（1）实验中随着压力F的增大，电压表的示数__________。
（填“变大”“不变”或“变小”）
（2）为使改装后仪表的量程为0~160N，且压力160N对应电压表3V刻度，则定值电阻阻值R0=__________Ω，压力0N对应电压表__________V刻度。
（3）他发现这样改装后的仪表压力刻度分布不均匀，想进一步把
（2）中的压力刻度改成均匀分布，应选用另一压敏电阻，其阻值Rx随压力F变化的关系式为__________。
（1）变大
（2）2401.5（3）
【考查内容】本题以“传感器的简单应用”实验为基础，理解改装电表原理。
主要考查闭合电路欧姆定律、电阻的串联、并联等知识。
主要考查实验能力，要求能把电压表改装成可直接测量压力的仪表的实验原理和方法，能运用已学过改装电表的原理和方法去处理新的问题，制定解决新问题的方案。
体现设计实验与制订方案等物理核心素养的考查。
（1）根据闭合电路欧姆定律可知，电压表的示数U=
，由图（b）可知，压力越大Rx越小，U越大，故电压表的示数变大。
（2）由图（b）可知，当F1=160N时，Rx1=80Ω，此时电压表的示数U1=3V，由U1=
得R0=
=
=240Ω；
由图（b）可知，当F2=0N时，Rx2=400Ω，此时电压表的示数为U2=
V=1.5V，可见压力0N对应电压表1.5V刻度。
（3）若选用图（b）的压敏电阻，则Rx与压力F的关系式为Rx=400-2F，代入U=
可得U与F的关系式为U=
，这样改装后的仪表压力刻度分布是不均匀的。
为了使压力刻度分布均匀，则应另选用压敏电阻，而且仍然要满足量程为0~160N，F=0N标在1.5V刻度，F=160N标在3V刻度。
由于电压表的电压刻度是均匀分布的，所以电压和压力一定要满足线性关系，设U=kF+b，由F1=0N时、U1=1.5V，F2=160N时、U2=3V可得b=1.5，k=
，又U=
，解得
。
本题的解题关键是会根据闭合电路欧姆定律结合图像进行分析，理解压力表的改装原理，明确电压表读数和压力大小成线性关系的数学表达形式，能解出正确的结果。
9．（2016·
河南郑州高三二检）为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。
光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx）。
（1）某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲所示的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。
由图象可求出照度为1.0lx时的电阻约为________kΩ。
照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻/kΩ
5.8
3.7
2.8
2.3
1.8
（2）如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。
为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________（填“AB”或“BC”）之间，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件。
（3）用多用电表“×
10Ω”挡，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙所示，则线圈的电阻为________Ω。
已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的街铁将被吸合。
图中直流电源的电动势E＝6V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：
R1（0～10Ω，2A）、R2（0～200Ω，1A）、R3（0～1750Ω，0.1A）。
要求天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择________（填“R1”“R2”或“R3”）。
为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地________（填“增大”或“减小”）滑动变阻器的电阻。
【名师解析】
（1）根据题图甲直接读出对应的照度为1.0lx时的电阻约为2.0kΩ。
（2）光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，所以白天光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；
动触点与C接触；
晚上的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以动触点与A接通。
所以要达到晚上灯亮、白天灯灭的效果，路灯应接在AB之间。
电路图如答案图所示。
（3）欧姆表的读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“×
10Ω”，所以电阻值是14×
10Ω＝140Ω；
天色渐暗照度降低至1.0lx时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是2kΩ，电路中的电流是2mA，R＝
－R光＝1000Ω，所以要选择滑动变阻器R3。
由于光变暗时，光敏电阻变大，分得的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻。
【参考答案】
（1）2.0
（2）AB 如图所示
（3）140 R3 减小
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