2021學(xué)年3 傳感器的應(yīng)用（二）教課ppt課件-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

傳感器的簡單應(yīng)用傳感器的含義傳感器的簡單應(yīng)用例1電子秤熱電傳感器, 例2 例3溫度傳感器的應(yīng)用例5 例6光電傳感器練習(xí) 例7磁電傳感器——霍爾元件的應(yīng)用例9 例1007年江蘇省揚(yáng)州市一模11 2007年高考廣東卷8江蘇省啟東市07屆第一學(xué)期期中測試707年揚(yáng)州市期末調(diào)研測試907年1月廣東省汕尾市調(diào)研測試1507年揚(yáng)州市期末調(diào)研測試12(2)07年廣東普寧市華僑中學(xué)三模卷1806年江蘇連云港市最后模擬考試15南京市07屆二模試卷18傳感器的簡單應(yīng)用一、傳感器的含義傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如位移、速度、力、溫度、濕度、流量、聲強(qiáng)、溫度、光、聲、化學(xué)成分等等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(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。把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測量、傳輸、處理和自動控制了。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路三個部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并轉(zhuǎn)換成電信號，通過輸出部分輸出，然后經(jīng)控制器分析處理。?二、傳感器的分類1.力電傳感器 2.熱電傳感器3.光電傳感器 4.聲電傳感器5.電容式傳感器 6. 磁電傳感器7.超聲波傳感器 8.氣敏傳感器等三、傳感器的簡單應(yīng)用1、力電傳感器力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學(xué)信號（位移、速度、加速度等）轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號（電壓、電流等）的儀器。力電傳感器廣泛地應(yīng)用于社會生產(chǎn)、現(xiàn)代科技中，如安裝在導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇和宇宙飛船上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng)等。例1、電子秤如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑線電阻, 阻值為R，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭，P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動，彈簧處于原長時，P1剛好指著A端，P1與托盤固定相連，若P1、P2間出現(xiàn)電壓時，該電壓經(jīng)過放大，通過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小．已知彈簧的勁度系數(shù)為k，托盤自身質(zhì)量為m0，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。求：（1）托盤上未放物體時，在托盤自身重力作用下，P1離A的距離xl．（2）托盤上放有質(zhì)量為m的物體時, P1離A的距離x2．（3）在托盤上未放物體時通常先核準(zhǔn)零點(diǎn),其方法是：調(diào)節(jié)P2，使P2離A的距離也為xl，從而使P1、P2間的電壓為零．校準(zhǔn)零點(diǎn)后，將物體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式．分析：托盤的移動帶動P1移動，使P1、P2間出現(xiàn)電勢差，電勢差的大小反映了托盤向下移動距離的大小，由于R為均勻的滑線電阻，則其阻值與長度成正比．解:(1)由力的平衡知識知：解得(2)放上重物重新平衡后，解得(3)由歐姆定律知 E=IR U=IRx由其中x為P1、P2間的距離，Rx為P1、P2間的電阻，則聯(lián)立解得題目2、熱電傳感器熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高減小（與金屬熱電阻的特性相反）的原理制成的, 它能用把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量。如各種家用電器(空調(diào)、冰箱、熱水器、飲水機(jī)等)的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。例2、如圖所示，將多用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt （負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻）的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間．若往Rt上擦一些酒精，表針將向______（填“左”或“右”）移動；若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向________（填“左”或“右”）移動。分析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻Rt 溫度降低，電阻值增大，所以電流減少，指針應(yīng)向左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，電阻Rt 溫度升高，電阻值減小，電流增大，指針向右偏．左右注意：歐姆表的表盤刻度最右側(cè)為 0，最左側(cè)為最大值．例3、如圖所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻），L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時（）A．R 1兩端的電壓增大 B．電流表的示數(shù)增大C．小燈泡的亮度變強(qiáng) D．小燈泡的亮度變?nèi)醴治觯篟2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)熱敏電阻溫度降低時，電阻R2增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，故 C正確，其余各項(xiàng)均錯.或按“串反并同”的規(guī)律, 電阻R2增大,則電流表讀數(shù)減小, R1兩端電壓減小,燈 L電壓增大, 燈泡亮度變強(qiáng), C正確C例4、家用電熱滅蚊器中電熱部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率與溫度的關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、控溫兩重功能，對此以下說法中正確的是（）A．通電后其功率先增大后減小B．通電后其功率先減小后增大 C．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1至t2的某一值不變D．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1或t2不變3、溫度傳感器的應(yīng)用溫度傳感器是將溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電流這個電學(xué)量的A C解析：根據(jù)PTC元件的電阻率隨溫度變化的曲線，可知在常溫下，它的電阻是相當(dāng)小的，通入電流以后，隨著溫度的升高，其電阻率先變小后增大，那么它的功率先變大，后變小，溫度保持在在t1至t2的某一值不變，這時候電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，如果溫度再升高，電阻率變大，導(dǎo)致電流變小，溫度就會降下來；如果溫度降低，電阻率減小，導(dǎo)致電流變大，溫度就會升上去，所以本題正確答案為A、C。例5、一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲電阻隨溫度t變化的關(guān)系如圖中實(shí)線①所示．由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會在較大范圍內(nèi)波動，易損壞衣物．有一種用主要成分為BaTiO3被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動控制溫度的特點(diǎn)．PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線②所示．試根據(jù)圖線分析：（1）為什么原處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時比普遍電熨斗升溫快？（2）通電一段時間后電熨斗溫度t自動地穩(wěn)定在T < t < T 范圍之內(nèi)．（填T下標(biāo)數(shù)字）答：冷態(tài)時PTC電阻很小,電功率很大,所以升溫很快67如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個控溫開關(guān)，手動閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)（103℃）時，會自動斷開。S2是一個自動控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時會自動閉合；溫度高于80℃時，會自動斷開。紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈。分流電阻R1＝R2＝500Ω，計(jì)算加熱電阻絲R3＝50Ω，兩燈電阻不計(jì)。（1）計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比。（2）簡要回答，如果不閉合開關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？電飯鍋中的溫度傳感器主要元件是感溫鐵氧體,它的特點(diǎn)是：常溫下具有鐵磁性,能夠被磁鐵吸引,但是上升到約103℃時,就失去了磁性,不能被磁體吸引了. 這個溫度在物理學(xué)中稱為該材料的“居里溫度”或“居里點(diǎn)”。例6、解：（1）加熱時電飯煲消耗的電功率保溫時電飯煲消耗的電功率為從而有（2）如果不閉合開關(guān)S1，開始S2總是閉合的，R1被短路，功率為P1，當(dāng)溫度上升到80℃時， S2自動斷開，功率降為P2，溫度降低到70℃ ，S2自動閉合。溫度只能在70℃—80℃之間變化，不能把水燒開，不能煮熟飯。 4、光電傳感器光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導(dǎo)體，無光照時，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性能變好，光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小的。光敏電阻能夠把光強(qiáng)度這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強(qiáng)弱。自動沖水機(jī)、路燈的控制、鼠標(biāo)器、光電計(jì)數(shù)器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理。練習(xí)、如圖所示,將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆檔，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rt的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間．若用不透光的黑紙將Rt包裹起來，表針將向_______（填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動；若用手電筒光照射Rt，表針將向_______（填“左”或“右”）轉(zhuǎn)動。分析：光敏電阻受光照越強(qiáng)，電阻越小，電流越大 ,所以將Rt包裹起來電阻增大，電流減小，指針向左偏，反之向右偏．左右例7、如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時（）A．電壓表的示數(shù)增大 B．R2中電流減小C．小燈泡的功率增大 D．電路的路端電壓增大分析：當(dāng)光強(qiáng)度增大時，R3阻值減小，按“串反并同”的規(guī)律, 跟R3串聯(lián)的R1兩端電壓增大, 即電壓表的示數(shù)增大, A項(xiàng)正確；跟R3串聯(lián)的小燈泡L的電流增大, 則小燈泡的功率增大, C正確 ;跟R3并聯(lián)的R2兩端電壓、電流均減小， B項(xiàng)正確。A B C5、磁電傳感器——霍爾元件的應(yīng)用霍爾元件的應(yīng)用霍爾元件是將電磁感應(yīng)這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學(xué)量的元件例8、有一個未知的勻強(qiáng)磁場，用如下方法測其磁感應(yīng)強(qiáng)度，如圖所示，把一個橫截面是矩形的銅片放在磁場中，使它的上、下兩個表面與磁場平行，前、后兩個表面與磁場垂直．當(dāng)通入從左向右的電流 I 時，連接在上、下兩個表面上的電壓表示數(shù)為U．已知銅片中單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，電子質(zhì)量m，帶電量為e，銅片厚度（前后兩個表面厚度）為d，高度（上、下兩個表面的距離）為h，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B．解：達(dá)到動態(tài)平衡時有qvB=qE=qU/hB=U/vh ∵I=nevS=nevhd ∴ vh=I/ned∴ B=Udne/I例9、電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體(如污水)在管中的流量（在單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡化，假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計(jì)的兩端與輸送液體的管道相連接（圖中虛線）。圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時，在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測得的電流值。已知流體的電阻率為ρ，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為 ( )A解：設(shè)液體中離子的帶電量為q，達(dá)到動態(tài)平衡時有內(nèi)阻由歐姆定律流量為A正確霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛侖茲力使運(yùn)動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場對電子施加與洛侖茲力方向相反的靜電力。當(dāng)靜電子與洛侖茲力達(dá)到平衡時，導(dǎo)體上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。如圖所示，厚度為h、寬度為d 的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場不太強(qiáng)時，電勢差U、電流 I 和 B 的關(guān)系為 U=KIB/d 式中的比例系數(shù)K稱為霍爾系數(shù)。例10、設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e?；卮鹣铝袉栴}：2頁題目3頁4頁末頁（1）達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢_____下側(cè)面A′的電勢（填高于、低于或等于）。（2）電子所受洛侖茲力的大小為______。（3）當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為______。（4）由靜電力和洛侖茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)，其中n代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個數(shù)。2頁題目3頁4頁末頁解析：（1）首先分析電流通過導(dǎo)體板時的微觀物理過程。由于導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，電流是電子的定向運(yùn)動形成的，電流方向從左到右，電子運(yùn)動的方向從右到左。根據(jù)左手定則可判斷電子受到的洛侖茲力的方向向上，電子向A板聚集， A′板出現(xiàn)多余的正電荷，所以A板電勢低于A′板電勢，應(yīng)填“低于”。（2）電子所受洛侖茲力的大小為（3）橫向電場可認(rèn)為是勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度，電子所受電場力的大小為2頁題目3頁4頁末頁（3）上、下兩側(cè)面可以看成是平行的，其間的電場認(rèn)為是勻強(qiáng)電場，由勻強(qiáng)電場知其場強(qiáng) E=U/h所以電子所受靜電力 F電= Ee = e U/h又因電子達(dá)到穩(wěn)定，電場力與洛侖茲力平衡，即 F電=Bev （4）因電子穩(wěn)定，電場力與洛侖茲力平衡，即 e U/h =Bev得U=hvB，且通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度 I=nevdh將U及I的表達(dá)式代入U=KI B/d ，得K=1/ne點(diǎn)評：①該題是帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動，但原先只有磁場，電場是在通電后自行形成的，在分析其他問題時，要注意這類情況的出現(xiàn)。②聯(lián)系宏觀量I和微觀量的電流表達(dá)式是一個很有用的公式。 2頁題目3頁4頁末頁11．某位移傳感器的工作原理如圖甲所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬桿 P，通過理想電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體的位移x。設(shè)電源電動勢為E，內(nèi)阻不計(jì)，滑動變阻器的長度為L，物體M以O(shè)點(diǎn)為平衡位置做簡諧運(yùn)動(取向右為正方向)，振幅為L/2，物體經(jīng)過O點(diǎn)時P恰好位于滑動變阻器的中點(diǎn)。若電壓表的示數(shù)U隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則下列說法中正確的是（）A．在t1時刻M具有正方向最大速度B．在t2時刻M的速度為零C．在t1時刻到t2時刻時間內(nèi)， M的加速度先減小后增大D．在t1時刻到t2時刻時間內(nèi)， M的加速度先增大后減小 07年江蘇省揚(yáng)州市一模11A D2007年高考廣東卷88．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷小車運(yùn)動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖6（a）所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球。小車向右做直線運(yùn)動過程中，電流表示數(shù)如圖6（b）所示，下列判斷正確的是 ( )A．從 t1 到 t2 時間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動B．從 t1 到 t2 時間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動C．從 t2 到 t3 時間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動D．從 t2 到 t3 時間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動 D江蘇省啟東市07屆第一學(xué)期期中測試77．利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以測量快速變化的力，如圖是用這種方法獲得彈性繩中拉力F隨時間t 變化的圖線。實(shí)驗(yàn)時,把小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處，然后讓其自由下落,根據(jù)圖線所提供的信息可判定 ( )A．t1時刻小球速度最大B．t2時刻繩子最長C．t3時刻小球動能最大D．t3與t4時刻小球動能相同0FFmtt1t2t3t4B D07年揚(yáng)州市期末調(diào)研測試99．如圖所示為用熱敏電阻R和繼電器L等組成的一個簡單的恒溫控制電路，其中熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高而減?。娫醇着c繼電器、熱敏電阻等組成控制電路，電源乙與恒溫箱加熱器（圖中未畫出）相連接．則（） A．當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值，銜鐵P將會被吸下B．當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值，銜鐵P將會被吸下C．工作時，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在C、D端D．工作時，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端B D07年1月廣東省汕尾市調(diào)研測試1515、（16分）在實(shí)驗(yàn)研究課上，王明和夏青兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖甲、乙兩圖所示的電子秤。所用器材相同，電源電動勢為E, 內(nèi)阻不計(jì)?？勺冸娮栝L為L, 電阻為R。彈簧導(dǎo)電，勁度系數(shù)為k，其電阻不計(jì)。連接甲圖中的電壓表的導(dǎo)線可自由伸縮。不測量時指針P均在a處(如圖中虛線所示)。使電壓表的示數(shù)與所稱的重力對應(yīng)便成為電子秤。 (1)不稱重時，甲，乙兩圖中的電壓表示數(shù)分別是多大？ (2)分別寫出對應(yīng)于甲，乙兩種設(shè)計(jì)，所稱重力G與電壓表的示數(shù)U以及E，k，L的關(guān)系式。 (3)比較甲，乙兩個電路，哪一個比較好？為什么？解： (1)不稱重時，甲圖電壓表讀數(shù)為 0 ；乙圖電壓表讀數(shù)表示路端電壓，又由于電源內(nèi)阻不計(jì)，所以讀數(shù)為電源電動勢 E（2）當(dāng)有重物放在電子秤盤時，彈簧的伸長量甲圖由電路分壓得電壓表示數(shù)　　　　　　　　由①②式得乙圖由電路分壓得電壓表示數(shù)由①③式得(3)甲好，因重力與電壓表示數(shù)成正比，表的刻度均勻。07年揚(yáng)州市期末調(diào)研測試12(2)11.（2）將單擺掛在測力傳感器的探頭上，用測力探頭和計(jì)算機(jī)組成的實(shí)驗(yàn)裝置來測定單擺擺動過程中擺線受到的拉力(單擺擺角小于5o)，計(jì)算機(jī)屏幕上得到如圖a所示的F–t 圖象．然后使單擺保持靜止，得到如圖b所示的F–t 圖象．那么：⑴此單擺的周期為 s．⑵設(shè)擺球在最低點(diǎn)時Ep=0，已測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，單擺的周期用T表示，那么測得此單擺擺動時的機(jī)械能E的表達(dá)式是． 0.8⑵答：解見下頁解：單擺擺動過程中,一個周期中擺線有兩次受到的拉力最小，所以由圖象知： T＝0.8s由圖象知：單擺擺動過程中擺線受到的最大拉力為F1單擺擺動過程中擺線受到的最小拉力 Fmin =F2＝mgcosθ單擺不擺動時擺線受到的拉力 F3 =mg07年廣東普寧市華僑中學(xué)三模卷1818．起跳摸高是學(xué)生常進(jìn)行的一項(xiàng)活動，豎直起跳的時間和平均蹬地力的大小能夠反映學(xué)生在起跳摸高中的素質(zhì)。為了測定豎直起跳的時間和平均蹬地力的大小，老師在地面上安裝了一個壓力傳感器，通過它可以在計(jì)算機(jī)上繪出平均壓力與時間的關(guān)系圖象。小亮同學(xué)身高1.72m, 站立時舉手達(dá)到2.14m, 他彎曲兩腿，做好起跳的準(zhǔn)備，再用力蹬地豎直跳起，測得他對傳感器的壓力F與時間t的關(guān)系圖象如圖所示。已知圖中網(wǎng)格間距相等，不計(jì)空氣阻力，取g = 10m/s2。求小亮同學(xué)起跳摸高的最大高度約為多少？0.51.0t/sF/N3006009000解：從圖可知小亮質(zhì)量為60kg; 它蹬地作用力為1050N，加速離開地面時間為0.4s ①設(shè)它蹬地過程中的平均加速度大小為a,由牛頓第二定律得②小亮離開地面時獲得的速度約為：離開地面后做豎直上拋運(yùn)動上升的高度為：摸高約為：06年江蘇連云港市最后模擬考試1515.（14分）如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上運(yùn)動時的加速度。該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝了一個壓力傳感器a和b。用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量m=2.0kg的滑塊,滑塊可無摩擦滑動;兩彈簧的另一端分別壓在a、b上,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出。當(dāng)彈簧作用在傳感器上的力為壓力時,示數(shù)為正；當(dāng)彈簧作用在傳感器上的力為拉力時,示數(shù)為負(fù).現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動方向固定在汽車上.汽車靜止時, a、b的示數(shù)均為10N（取g=10 m/s2）。⑴若傳感器b的示數(shù)為14N，a的示數(shù)應(yīng)該是多少？⑵當(dāng)汽車以什么樣的加速度運(yùn)動時，傳感器b的示數(shù)為零？⑶若傳感器b的示數(shù)為-5N，車的加速度大小和方向如何？ ⑴ 由題意知：Fa0=Fb0=kx0=10N， Fb=k（x0+Δx）=14N 解之得：ΔFb=kΔx=4N 代入得： Fa=k（x0-Δx）=10N-4N=6N ⑵ 傳感器b的示數(shù)為零時，ΔFb′ =10N 則 Fa′=Fa0+ΔFb′=10N+10N=20N 對m應(yīng)用牛頓第二定律得 Fa′=ma 得 a= F/m=20/2.0 m/s2=10 m/s2 加速度的方向向左。解：⑶ 若當(dāng)Fb′= -5N時，ΔFb″=15N 則 Fa″=Fa0+ΔFb″=10N+15N =25N m受到的合力大小為此時m的加速度為： a′ =F/m=30/2 m/s2=15 m/s2 方向向左。題目18．將力傳感器連接到計(jì)算機(jī)上就可以測量迅速變化的力的大小。在圖甲所示的裝置中，可視為質(zhì)點(diǎn)的小滑塊沿固定的光滑半球形容器內(nèi)壁在豎直平面的AB之間往復(fù)運(yùn)動，OA、OB與豎直方向之間的夾角相等且都為θ（ θ

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