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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 梯級(jí)演練 強(qiáng)技提能 實(shí)驗(yàn)十一 傳感器的簡單使用 滬科版 【雙基題組】 1.如圖是一火警報(bào)警裝置的一部分電路示意圖,其中R2是半導(dǎo)體熱敏傳感器,它的電阻隨溫度的升高而減小,a、b接報(bào)警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),電流表的電流I和a、b兩端電壓U與出現(xiàn)火情前相比(　　) A.I變大,U變大　　　　　　 B.I變小,U變小 C.I變小,U變大 D.I變大,U變小 2.某研究性學(xué)習(xí)小組為了制作一種傳感器,需要選用一電器元件。如圖為該電器元件的伏安特性曲線,有同學(xué)對其提出質(zhì)疑,現(xiàn)需進(jìn)一步驗(yàn)證該伏安特性曲線,實(shí)驗(yàn)室備有下列器材： 器材(代號(hào)) 規(guī)　格 電流表(A1) 量程0～50mA,內(nèi)阻約為50Ω 電流表(A2) 量程0～200mA,內(nèi)阻約為10Ω 電壓表(V1) 量程0～3V,內(nèi)阻約為10kΩ 電壓表(V2) 量程0～15V,內(nèi)阻約為25kΩ 滑動(dòng)變阻器(R1) 阻值范圍0～15Ω,允許最大電流1A 滑動(dòng)變阻器(R2) 阻值范圍0～1kΩ,允許最大電流100mA 直流電源(E) 輸出電壓6V,內(nèi)阻不計(jì) 開關(guān)(S) 導(dǎo)線若干 (1)為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確程度,電流表應(yīng)選用　　　　;電壓表應(yīng)選用　　　　;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用　　　。(以上均填器材代號(hào)) (2)為達(dá)到上述目的,請?jiān)谔摼€框(圖)內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖,并標(biāo)明所用器材的代號(hào)。 (3)若發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合,請說明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同點(diǎn)。 相同點(diǎn)：　 。 不同點(diǎn)： 　。 3.(xx衡陽模擬)如圖為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變,且對溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線圖。 (1)為了通過測量得到如圖所示I -U關(guān)系的完整曲線,在圖甲和乙兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖　　　;簡要說明理由：　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (電源電動(dòng)勢為9V,內(nèi)阻不計(jì),滑動(dòng)變阻器的阻值為0～100Ω) (2)在如圖所示電路中,電源電壓恒為9V,電流表讀數(shù)為70mA,定值電阻R1= 250Ω。由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線可知,熱敏電阻兩端的電壓為　　　 V; 電阻R2的阻值為　　　Ω。 4.某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性?，F(xiàn)有器材：直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線等。 (1)若用上述器材測量熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性,請你將實(shí)物圖連接完整。 (2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①正確連接電路,在保溫容器中注入適量冷水,接通電源,調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值; ②在保溫容器中添加少量熱水,待溫度穩(wěn)定后,閉合開關(guān),　　　　 　, 　　 　　　,斷開開關(guān); ③重復(fù)第②步操作若干次,測得多組數(shù)據(jù)。 (3)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值,并據(jù)此繪得如圖所示的R-t關(guān)系圖線,請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的R-t關(guān)系式：R=　 　　+　　 　t(Ω) (保留3位有效數(shù)字)。 【高考題組】 5.(2011江蘇高考)美國科學(xué)家Willard S. Boyle與George E. Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲xx年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器。下列器件可作為傳感器的有(　　) A.發(fā)光二極管　　　　　　　　　B.熱敏電阻 C.霍爾元件 D.干電池 6.(xx新課標(biāo)全國卷)用對溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻RT,在給定溫度范圍內(nèi),其阻值隨溫度的變化是非線性的。某同學(xué)將RT和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮鑂1、R2連成如圖甲虛線框內(nèi)所示的電路,以使電路的等效電阻RL的阻值隨RT所處環(huán)境溫度的變化近似為線性的,且具有合適的阻值范圍。為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì),他采用伏安法測量在不同溫度下RL的阻值,測量電路如圖乙所示,圖中的電壓表內(nèi)阻很大。RL的測量結(jié)果如表所示。 溫度t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 RL阻值/Ω 54.3 51.5 48.3 44.7 41.4 37.9 34.7 回答下列問題： (1)根據(jù)圖甲所示的電路,在圖乙所示的實(shí)物圖上連線。 (2)為了檢驗(yàn)RL與t之間近似為線性關(guān)系,在坐標(biāo)紙上作RL-t關(guān)系圖線。 (3)在某一溫度下,電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖丙、丁所示。電流表的讀數(shù)為　　　　,電壓表的讀數(shù)為　　　　　。此時(shí)等效電阻RL的阻值為　　　　;熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為　　　　　　　　。 答案解析 1.【解析】選D。R2處出現(xiàn)火情時(shí),溫度升高,R2電阻減小,電源路端電壓減小,總電流增大,R1的電壓增大,并聯(lián)部分電壓減小,R3上電流減小,示數(shù)增大,選D。 2.【解析】(1)由題圖可知,該電器元件的允許電壓小于3V,對應(yīng)的電流小于0.14A,其最大阻值為100Ω左右,故電流表應(yīng)選A2,電壓表應(yīng)選V1,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R1。 (2)由RV≈10kΩ,RA≈10Ω知,應(yīng)用外接法;測量U、I的范圍較大,且從0開始測量,應(yīng)用滑動(dòng)變阻器的分壓接法,如圖所示。 (3)相同點(diǎn)：通過該元件的電流與電壓的變化關(guān)系和通過小電珠的電流與電壓的變化關(guān)系都是非線性關(guān)系。不同點(diǎn)：該元件的電阻值隨電壓的升高而減小,而小電珠的電阻值隨電壓的升高而增大。 答案：(1)A2　V1　R1　(2)見解析圖　(3)相同點(diǎn)：通過該元件的電流與電壓的變化關(guān)系和通過小電珠的電流與電壓的變化關(guān)系都是非線性關(guān)系　不同點(diǎn)：該元件的電阻值隨電壓的升高而減小,而小電珠的電阻值隨電壓的升高而增大 3.【解析】(1)應(yīng)選擇圖甲,因?yàn)閳D甲電路電壓可從0V調(diào)到所需電壓,電壓調(diào)節(jié)范圍大。 (2)由題圖知R2與熱敏電阻串聯(lián)后與R1并聯(lián)接在9V電源上,總電流I=70mA,R1=250Ω。設(shè)通過熱敏電阻的電流為I2,通過R1的電流為I1,則I=I1+I2,故I2=I-I1=(70-103)mA=34mA。由圖像查得34mA對應(yīng)的電壓為5.0V,R2兩端電壓U2=9V-5.0V=4.0V,所以R2==117.6Ω。 答案：(1)甲　因?yàn)榧纂娐冯妷嚎蓮?V調(diào)到所需電壓,電壓調(diào)節(jié)范圍大 (2)5.0　117.6 4.【解析】要知道熱敏電阻的阻值,只需要知道通過它的電流和它兩端的電壓,再利用歐姆定律即可求得。每次加熱水后,都需重新讀出溫度計(jì)和電壓表的示數(shù),根據(jù)繪得的R-t圖線可以看出,電阻值R與溫度t之間是線性關(guān)系,故可寫成數(shù)學(xué)表達(dá)式R=a+bt(Ω)。其中b為直線的斜率,據(jù)圖線可求b==0.400,當(dāng)t=0時(shí),a=100。所以上式可寫為R=100+0.400t(Ω)。 答案：(1)如圖所示 (2)記錄電壓表數(shù)值　記錄溫度計(jì)數(shù)值 (3)100　0.400(0.395～0.405均可) 5.【解析】選B、C。熱敏電阻的阻值隨溫度的變化而變化,可以把溫度轉(zhuǎn)化為電學(xué)量,霍爾元件可以把磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電學(xué)量,所以熱敏電阻和霍爾元件可以作為傳感器,B、C正確;發(fā)光二極管具有單向?qū)щ娦?A錯(cuò);干電池可作為電源,D錯(cuò)。 6.【解析】(1)根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖,R1與RT并聯(lián),再與R2串聯(lián),滑動(dòng)變阻器為限流接法,注意各電表的極性,開關(guān)控制整個(gè)電路。 (2)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在RL-t圖像中描點(diǎn),作RL-t圖像為一條直線。 (3)讀出電壓U=5.00V,電流I=115mA。RL==43.5Ω,再由RL-t關(guān)系圖線找出RL=43.5Ω對應(yīng)的溫度t=64.0℃。 答案：(1)連線如圖所示 (2)RL-t關(guān)系圖線為一條直線(圖略)。 (3)115mA　5.00V　43.5Ω　64.0℃(62～66℃均正確)