?專(zhuān)題17 傳感器問(wèn)題

傳感器它能夠感受諸如力、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(cè)信號(hào)量的微小變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化。近幾年來(lái)，各地年中考出現(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(shí)和技能。希望畢業(yè)班學(xué)生在中考復(fù)習(xí)時(shí)要重視這類(lèi)問(wèn)題。

【例題1】距離傳感器是一種測(cè)量距離的儀器，它發(fā)出的超聲波遇到物體后反射回傳感器，傳感器收到信號(hào)后自動(dòng)計(jì)算出物體與傳感器的距離，并顯示物體的s-t圖象。已知超聲波在空氣中的速度是340m/s。
（1）若傳感器在發(fā)出信號(hào)后0.01s收到從物體反射回來(lái)的信號(hào)，物體距傳感器多遠(yuǎn)？
（2）若顯示物體的s-t圖象如圖甲，物體在0至15s的運(yùn)動(dòng)情況如何？為什么？
（3）另外一物體在F=10N的水平拉力作用下，沿水平地面做直線運(yùn)動(dòng)。傳感器顯示物體的s-t圖象如圖乙。求：在0至15s物體受到的摩擦力是多大？（寫(xiě)出分析過(guò)程）

【答案】見(jiàn)解析。
【解析】（1）s=vt=340×0.01÷2 m =1.7m
（2）物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)的路程s沒(méi)有隨時(shí)間t改變。
（3）由圖可知該物體運(yùn)動(dòng)的路程s與t成正比，說(shuō)明物體在做勻速運(yùn)動(dòng)，故受力平衡
則f=F=10N
【例題2】如圖甲是某種型號(hào)的轎車(chē)，車(chē)的質(zhì)量為600kg，每個(gè)輪胎與地面的接觸面積為200cm2。一次該車(chē)在一段平直的公路上勻速行駛，遇到車(chē)速監(jiān)控檢測(cè)點(diǎn)。檢測(cè)點(diǎn)的距離傳感器從向車(chē)發(fā)出超聲波信號(hào)到接收到信號(hào)共用了0.6s。在連接距離傳感器的計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的該車(chē)運(yùn)動(dòng)的s—t圖像如圖乙所示（超聲波在空氣中傳播速度為340m/s）。求：

①該小轎車(chē)空載時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。
②超聲波信號(hào)遇到小車(chē)時(shí)，小車(chē)與檢測(cè)監(jiān)控點(diǎn)的距離。
③若小車(chē)在運(yùn)動(dòng)中所受阻力大小為3000N，則小車(chē)在10s內(nèi)牽引力所做的功。
【答案】見(jiàn)解析。
【解析】①F=G=mg=600kg×10N/kg=6000N
p=F/S=6000N/（0.02×4）m2=7.5×104Pa
②s=vt=340m/s×0.6s=204m s′=s/2=102m
③v=s/t=80m/4s=20m/s
W=Fs=3000N×20m/s×10s=6×105J
【例題3】如圖甲所示是某電器中的一個(gè)電路，R是熱敏電阻，其阻值隨溫度變化的圖象如圖乙所示；電源電壓U保持不變，R0為定值電阻。閉合開(kāi)關(guān)電路工作時(shí)，隨著工作環(huán)境溫度的升高，電壓表的示數(shù)_______（選填“變大”、“變小”或“不變”）；電路消耗的電功率的表達(dá)式P=________（用題中所給字母表示）；已知當(dāng)溫度為40℃時(shí)，定值電阻與熱敏電阻的阻值相等，則溫度由40℃上升到100℃時(shí)，定值電阻R0先后消耗的電功率之比是________。

【答案】變大；；9:16
【解析】抓住圖像的特點(diǎn)，分別找出溫度由40℃、100℃時(shí)，熱敏電阻的阻值，結(jié)合已知條件確定定值電阻R0的阻值，歐姆定律公式和電功率公式分別把前后溫度不同時(shí)定值電阻消耗的電功率，用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示出來(lái)，然后就很容易求出比值。
由乙圖可知熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，故由歐姆定律可得電路中電流增大，由歐姆定律得，R0兩端的電壓增加，即電壓表示數(shù)增大。
電路總電阻為R?總=R+R0，根據(jù)P=U2/R?總得電路總的電功率P=U2/（R+R0）
當(dāng)溫度為40℃時(shí)，定值電阻與熱敏電阻的阻值相等，即R1=R0=200Ω
定值電阻消耗的電功率P1=I12R0= U2R0/（R1+R0）2= 200U2/（400）2=U2/800
100℃時(shí)，熱敏電阻的阻值R=100Ω R0=200Ω
這時(shí)定值電阻消耗的電功率P2=I22R0= U2R0/（R2+R0）2=200U2/（300）2=2U2/900
則溫度由40℃上升到100℃時(shí)，定值電阻R0先后消耗的電功率之比是
P1：P2= U2/800：2U2/900=9:16

1．如圖甲是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計(jì)數(shù)裝置示意圖．其中S為激光源，R1為光敏電阻（有光照射時(shí)，阻值較?。粺o(wú)光照射時(shí)，阻值較大），R2為定值保護(hù)電阻，a、b間接“示波器”（示波器的接入對(duì)電路無(wú)影響）．水平傳送帶勻速前進(jìn)，每當(dāng)傳送帶上的產(chǎn)品通過(guò)S與R1之間時(shí)，射向光敏電阻的光線會(huì)被產(chǎn)品擋?。魝魉蛶系漠a(chǎn)品為均勻正方體，示波器顯示的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示．已知計(jì)數(shù)器電路中電源兩極間的電壓恒為6V，保護(hù)電阻R2的阻值為400Ω．則（　?。?br />
A．有光照射時(shí)光敏電阻R1的阻值為800Ω
B．有光照射和無(wú)光照射時(shí)保護(hù)電阻R2兩端的電壓之比為1：2
C．有光照射和無(wú)光照射時(shí)光敏電阻的阻值之比為1：2
D．每lh通過(guò)S與R1之間的產(chǎn)品個(gè)數(shù)為6000個(gè)
【答案】D．
【解析】（1）由甲圖可知：R1、R2串聯(lián)，
由光敏電阻有光照射時(shí)阻值較小可知，當(dāng)有光照射時(shí)，R1的阻值變小，電路的總電阻變小；
根據(jù)I=可知，電路中的電流變大；
根據(jù)U=IR可知，R2兩端的電壓變大；
根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和可知，R1兩端的電壓變小，即R1兩端的電壓較低，由圖象知R1的電壓U1=2V，則
U2=U﹣U1=6V﹣2V=4V，
電路中的電流：
I===0.01A，
光敏電阻的阻值：
R1===200Ω，故A不正確．
（2）R1無(wú)激光照時(shí)，由圖象可得U1′=4V，
U2′=U﹣U1′=6V﹣4V=2V，
所以，有光照射和無(wú)光照射時(shí)保護(hù)電阻R2兩端的電壓之比U2：U2′=4V：2V=2：1，故B不正確；
I′===0.005A，
此時(shí)電阻R1的阻值：R1′===800Ω，
所以，光照射和無(wú)光照射時(shí)光敏電阻的阻值之比R1：R1′=200Ω：800Ω=1：4，故C不正確；
（3）由圖象可知：每經(jīng)過(guò)0.6s，就有一個(gè)產(chǎn)品通過(guò)計(jì)數(shù)裝置．
n==6000個(gè)，故D正確．
2.如圖所示，長(zhǎng)1.6m、粗細(xì)均勻的金屬桿可以繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，一拉力﹣位移傳感器豎直作用在桿上，并能使桿始終保持水平平衡．該傳感器顯示其拉力F與作用點(diǎn)到O點(diǎn)距離x的變化關(guān)系如圖所示．據(jù)圖可知金屬桿重（　?。?br />
A．5 N B．10 N C．20 N D．40 N
【答案】B
【解析】根據(jù)圖像知道Fx=8N m
設(shè)桿重力為G, 對(duì)應(yīng)力臂為L(zhǎng)=0.8 m
根據(jù)杠桿平衡條件有
Fx=GL
G= Fx/L=8N m/0.8 m=10N
3．壓敏電阻的阻值是隨所受壓力的增大而減小的．小聰同學(xué)想設(shè)計(jì)一個(gè)通過(guò)電表示數(shù)反映壓敏電阻所受壓力大小的電路，要求壓力增大時(shí)電表示數(shù)增大．以下電路不符合要求的是（　?。?br />
A B C D
【答案】D．
【解析】①在串聯(lián)電路中，用電器兩端電壓與其阻值成正比；
②在并聯(lián)電路中，干路電流等于支路電流之和；支路電流與其阻值成反比．
由圖知：
A．壓敏電阻與定值電阻并聯(lián)．當(dāng)壓力增大時(shí)，壓敏電阻阻值減小，并聯(lián)電路總電阻減小，電源電壓一定，所以干路電流增大，電流表示數(shù)增大．符合要求；
B．壓敏電阻與定值電阻并聯(lián)．當(dāng)壓力增大時(shí)，壓敏電阻阻值減小，兩端電壓一定，所以電流表示數(shù)增大．符合要求；
C．壓敏電阻與定值電阻串聯(lián)．當(dāng)壓力增大時(shí)，壓敏電阻阻值減小，根據(jù)串聯(lián)電路用電器兩端電壓與其阻值成正比知，壓敏電阻兩端電壓減小，所以定值電阻兩端電壓增大，電壓表示數(shù)增大．符合要求；
D．壓敏電阻與定值電阻串聯(lián)．當(dāng)壓力增大時(shí)，壓敏電阻阻值減小，根據(jù)串聯(lián)電路用電器兩端電壓與其阻值成正比知，壓敏電阻兩端電壓減小，所以電壓表示數(shù)減?。环弦螅?br /> 4．圖是一種輸液時(shí)所用報(bào)警電路：電源電壓恒定，R為定值電阻，閉合開(kāi)關(guān)S，貼在針口處的傳感器M接觸到從針口處漏出的藥液后，其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致電壓表的示數(shù)增大而觸犯警報(bào)器（圖中未畫(huà)出）報(bào)警，則M接觸藥液后（　?。?br />
A．M的電阻RM變大
B．電路消耗的總功率變大
C．電壓表與電流表的示數(shù)乘積不變
D．電壓表與電流表的示數(shù)之比變大
【答案】B．
【解析】由電路圖可知，定值電阻R與傳感器電阻M串聯(lián)，電壓表測(cè)R兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
由題意可知，M接觸藥液后，警報(bào)器報(bào)警，電壓表V的示數(shù)增大，
由I=的變形式U=IR可知，電壓表示數(shù)增大時(shí)，電路中的電流變大，即電流表的示數(shù)變大，
則電壓表與電流表的乘積變大，故C錯(cuò)誤；
由P=UI可知，電源電壓不變時(shí)，電路消耗的總功率變大，故B正確；
由R=可知，電路中的總電阻變小，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電壓之和，
所以，M的電阻RM變小，故A錯(cuò)誤；
由R=可知，電壓表V與電流表A的比值等于定值電阻R的阻值，則電壓表與電流表的比值不變，故D錯(cuò)誤．
5. 如圖所示是檢測(cè)酒精濃度的測(cè)試儀原理圖，圖中電源電壓恒定為8V，R1為定值電阻，酒精氣體傳感器R2的阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小。當(dāng)酒精濃度為0時(shí)，R2=60Ω，此時(shí)電壓表示數(shù)為2V。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）

A. 若酒精氣體濃度越大，電壓表和電流表示數(shù)都越大
B. 定值電阻R1的阻值為20Ω
C. 酒精濃度為0時(shí)，電路消耗的總功率為0.6W
D. 若電流表示數(shù)達(dá)到0.2A時(shí)，表示酒駕，此時(shí)R2消耗的電功率為0.8W
【答案】C
【解析】A．由電路圖可知，電阻R1和R2串聯(lián)，電壓表測(cè)R1兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流，若酒精氣體濃度越大，則R2減小，電路的總電阻減小，由歐姆定律可知，電流變大，根據(jù)U=IR，電壓表示數(shù)變大，故A正確。
BC．當(dāng)酒精濃度為0時(shí)，R2=60Ω，此時(shí)電壓表示數(shù)為2V。根據(jù)串聯(lián)電路的電壓關(guān)系，R2的電壓U2=U-U1=8V-2V=6V，電壓表示數(shù)為R2電壓的倍，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，定值電阻R1的阻值為，故B正確。
此時(shí)，串聯(lián)電路的總電阻R=R1+R2=20Ω+60Ω=80Ω，
電路消耗的總功率為，故C錯(cuò)誤。
D．若電流表示數(shù)達(dá)到0.2A時(shí)，酒精氣體傳感器的電阻，此時(shí)R2消耗的電功率為，故D正確。
6.某小組同學(xué)利用由硫化鎘半導(dǎo)體材料制成的光敏電阻、電壓恒定的電源、電流表、電鍵和導(dǎo)線組成電路，并用強(qiáng)度相同的不同光，做了如圖（a）、（b）、（c）所示的三次實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.“探究由光敏電阻的阻值特性與照射的光線種類(lèi)的關(guān)系”
B.比較（a）和（b）兩圖可以發(fā)現(xiàn)：該光敏電阻的電阻值特性與紅外光線無(wú)關(guān)。
C.比較（a）和（c）兩圖可以發(fā)現(xiàn)：在電壓一定時(shí)，用強(qiáng)度相同的可見(jiàn)光線或紫外光線照射到由硫化鎘半導(dǎo)體材料制成的光敏電阻上，通過(guò)光敏電阻的電流是不相等的，用紫外光線照射時(shí)通過(guò)的電流較大，因此該光敏電阻的電阻特性與紫外光線有關(guān)，用紫外光線照射時(shí)其電阻值較小。
D.根據(jù)上述研究情況，可以提出一個(gè)進(jìn)一步研究的問(wèn)題是“是否所有的光敏電阻的電阻特性與紫外光線有關(guān)？”。
【答案】ACD
【解析】A.有（a）（b）（c）三個(gè)圖可以看到不同光線照射同一電阻時(shí)，通過(guò)控制電壓相同，來(lái)觀察電流是否相同，來(lái)進(jìn)一步了解電阻阻值是否變化。所以研究的問(wèn)題是“探究由光敏電阻的阻值特性與照射的光線種類(lèi)的關(guān)系”。
B.比較（a）和（b）兩圖可以發(fā)現(xiàn)：在電壓一定時(shí)，用強(qiáng)度相同的可見(jiàn)光線或紫外光線照射到由硫化鎘半導(dǎo)體材料制成的光敏電阻上，通過(guò)光敏電阻的電流是相等的，該光敏電阻的電阻值特性與紅外光線無(wú)關(guān)。這里一定要控制電源電壓不變，強(qiáng)度相同的可見(jiàn)光線或紫外光線。
C.在電壓一定時(shí)，用強(qiáng)度相同的可見(jiàn)光線或紫外光線照射到由硫化鎘半導(dǎo)體材料制成的光敏電阻上，通過(guò)光敏電阻的電流是不相等的，用紫外光線照射時(shí)通過(guò)的電流較大，因此該光敏電阻的電阻特性與紫外光線有關(guān)，用紫外光線照射時(shí)其電阻值較小。
D.是否所有的光敏電阻的電阻特性與紫外光線有關(guān)？其他答案合理給分.
7．在創(chuàng)客比賽中，曉光設(shè)計(jì)了一個(gè)暖箱溫度顯示器，如圖甲所示，其原理是利用電壓表的示數(shù)表示暖箱內(nèi)的溫度，已知電源電壓恒定為4V，R0的阻值為150Ω，R1是熱敏電阻，圖乙是它的阻值--溫度的關(guān)系圖象，當(dāng)暖箱內(nèi)溫度為60℃時(shí)，電壓表的示數(shù)是　 　V；電壓表的量程為0～3V，則暖箱內(nèi)的最高溫度是　 　℃．若將R0換用阻值更大的電阻，則暖箱內(nèi)能達(dá)到的最高溫度將　 ?。ㄟx填“升高”“降低”或“不變”）。


【答案】2；100；降低。
【解析】由電路圖可知，熱敏電阻R1與定值電阻R0串聯(lián)，電壓表測(cè)R0兩端的電壓。
（1）由圖象可知，當(dāng)暖箱內(nèi)溫度為60℃時(shí)，R1＝150Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電路中的電流：
I＝＝＝A，
電壓表的示數(shù)：
U0＝IR0＝A×150Ω＝2V；
（2）由圖象可知，當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻R1的阻值減小，電路的總電阻減小，
由I＝可知，電路中的電流變大，電壓表的示數(shù)變大，
所以當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，暖箱內(nèi)的溫度最高，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，此時(shí)電路中的電流：
I′＝＝＝A，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，熱敏電阻R1兩端的電壓：
U1＝U﹣U0大＝4V﹣3V＝1V，
此時(shí)熱敏電阻的阻值：
R1′＝＝＝50Ω，
由圖象可知，暖箱內(nèi)的最高溫度是100℃；
（3）暖箱內(nèi)的溫度最高時(shí)，R0兩端的電壓為3V不變，電源電壓恒定為4V，則熱敏電阻兩端的電壓為1V也不變，
將R0換用阻值更大的電阻時(shí)，通過(guò)R0的電流變小，通過(guò)熱敏電阻的電流也變小，
由R＝可知，熱敏電阻的阻值變大，由圖象可知，暖箱內(nèi)能達(dá)到的最高溫度將降低。
8.圖甲是某小區(qū)高層住宅電梯結(jié)構(gòu)的示意圖，它主要是由轎廂、滑輪、配重、纜繩及電動(dòng)機(jī)等部件組成，小明家住該小區(qū)某棟樓的16樓，他乘電梯從1樓勻速升到16樓用時(shí)50s，已知每層樓的高度為3m．小明重600N．轎廂重5400N，動(dòng)滑輪和細(xì)繩的重力以及摩擦力均忽略不計(jì)，針對(duì)此時(shí)程，解答下列問(wèn)題．

（1）拉力F的功率為多大？
（2）動(dòng)滑輪A提升小明的機(jī)械效率為多少？
（3）圖乙是該電梯超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)工作原理的示意圖，在工作電路中，當(dāng)電梯沒(méi)有超載時(shí)，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)A接觸，閉合開(kāi)關(guān)S，電動(dòng)機(jī)正常工作，當(dāng)電梯超載時(shí)，觸點(diǎn)K與觸點(diǎn)B接觸，電鈴發(fā)出報(bào)警鈴聲，即使閉合開(kāi)關(guān)S，電動(dòng)機(jī)也不工作，在控制電路中，已知電源電壓為6V，保護(hù)電阻R2=100Ω，電阻式壓力傳感器R1的阻值隨乘客壓力（F壓）大小變化如圖丙所示，電磁鐵線圈的阻值忽略不計(jì)，當(dāng)電磁鐵線圈電流超過(guò)0.02A時(shí)，電鈴就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，若乘客人均重為700N，該電梯最多可以乘載多少人？
【答案】（1）拉力F的功率為18000W；
（2）動(dòng)滑輪A提升小明的機(jī)械效率為0%；
（3）該電梯最多可以乘載12人．
【解析】本題考點(diǎn)有歐姆定律的應(yīng)用、滑輪（組）的機(jī)械效率、功率的計(jì)算．
（1）拉力F=（G+G轎廂）=×=3000N，
轎廂上升的高度h=15×3m=45m，
拉力移動(dòng)距離s=2h=2×45m=90m，
拉力做的功W總=Fs=3000N×90m=270000J，
拉力的功率P===18000W；
（2）滑輪提升小明做的有用功：W有用=Gh=600N×45m=27000J，
動(dòng)滑輪A提升小明的機(jī)械效率η=×100%=×100%=10%；
（3）由歐姆定律得：
電路總電阻R===300Ω，
此時(shí)壓力傳感器的電阻值R1=R﹣R2=300Ω﹣100Ω=200Ω，
根據(jù)圖象可知此時(shí)的最大壓力為9000N，
電梯承載的人數(shù)=≈12人．
9．壓力傳感器是電子秤中的測(cè)力裝置，可視為阻值隨壓力而變化的壓敏電阻。小剛從某廢舊電子秤上拆下一個(gè)壓力傳感器，探究其阻值與所受壓力大小（不超過(guò)250N）的關(guān)系，如圖是小剛設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖。電源電壓恒定，R0為定值電阻，R1為壓力傳感器。
（1）連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)　　，電路中R0的作用是　　。
（2）閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，電路出現(xiàn)的故障是　?。慌懦收虾?，逐漸增大R1受到的壓力，閉合開(kāi)關(guān)，讀出電流表和電壓表的示數(shù)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的R1的阻值，記錄如表，第5次測(cè)深時(shí)，電壓表示數(shù)為4V．電流表示數(shù)為0.2A．此時(shí)R1的阻值為　　歐。請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖2中畫(huà)出R1隨F變化的關(guān)系圖象。
次數(shù)
1
2
3
4
5
6
F/N
0
50
100
150
200
250
R1/Ω
60
50
40
30

10
（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究可歸納出，R1的阻值隨壓力F大小變化的關(guān)系式為　 　，當(dāng)R的阻值為32時(shí)，R1上受到的壓力是　　N，若此壓力為壓力傳感器在電子稱正常工作時(shí)受到的壓力，則電子秤應(yīng)顯示　　kg。

【答案】（1）斷開(kāi)；保護(hù)電路；（2）R1斷路；20；（3）R1＝60﹣0.2F；140；14。
【解析】（1）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；
因?yàn)榇?lián)電阻起分壓作用，所以電路中串聯(lián)電阻R0是為了保護(hù)電路；
（2）電流表無(wú)示數(shù)，電路發(fā)生斷路，電壓表等于電源電壓，則與電壓表并聯(lián)的電阻絲R1斷路；
根據(jù)歐姆定律I＝知，
第5次電阻值為：R1＝＝＝20Ω；
把壓力大小作為橫坐標(biāo)，把電阻大小作為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線即可得壓敏電阻R1的阻值隨壓力F的大小變化的圖象，如圖：

（3）根據(jù)R1的阻值隨壓力F的大小變化的圖象可知，壓敏電阻R1的阻值與壓力F成一次函數(shù)關(guān)系，設(shè)它們的關(guān)系式為R1＝kF+b﹣﹣﹣﹣①。
把F＝50N，R1＝50Ω和F＝100N，R1′＝40Ω代入①式可得：
50＝50k+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，40＝100k+b﹣﹣﹣③
聯(lián)立方程②③可得：k＝﹣0.2，b＝60，
所以它們的關(guān)系式為R1＝60﹣0.2F；
把R＝32Ω代入R1＝60﹣0.2F，即32＝60﹣0.2F，
解得F＝140N，
因?yàn)閴毫Φ扔谥亓?，所以G＝F＝140N，
物體的質(zhì)量：m＝＝＝14kg。
10.新農(nóng)村建設(shè)讓農(nóng)村面貌煥然一新．許多樓房頂部裝有自動(dòng)供水水箱，箱體重1250N，與水平樓頂接觸面積為1.5m2．為了控制進(jìn)水量，在水箱頂部安裝壓力傳感器，如圖所示，A物體通過(guò)細(xì)線與壓力傳感器相連接，壓力傳感器相等于拉線開(kāi)關(guān)，A的密度是2.5×103kg/m3，A重為25N．當(dāng)壓力傳感器受到豎直向下的拉力等于25N時(shí)閉合，電動(dòng)水泵向水箱注水；當(dāng)拉力等于15N時(shí)斷開(kāi)，電動(dòng)水泵停止向水箱注水．
（1）求未裝水時(shí)整個(gè)水箱對(duì)樓頂?shù)膲簭?qiáng)是多少？（壓力傳感器及連接線質(zhì)量不計(jì)，g取10N/kg）
（2）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明當(dāng)水面與A上表面相平時(shí)，電動(dòng)水泵能否停止注水？（g取10N/kg，連接線體積不計(jì)）

【答案】（1）1030Pa （2）水面與A 物體上表面相平時(shí)，電動(dòng)水泵停止注水
【解析】
（1）未裝水時(shí)整個(gè)水箱對(duì)樓頂?shù)膲毫=G=1520N+25N=1545N，則
p=F/S=1545N/1.5/m2=1030Pa；
（2）由電動(dòng)水泵向水箱注水；當(dāng)拉力等于15N時(shí)斷開(kāi)，可知，此時(shí)A受到的浮力F浮=G-F拉=25N-15N=10N，
A的質(zhì)量m=G/g=25N/10N/kg =2.5kg，
由ρ=m/V可得，A的體積V=m/ρ=2.5kg/2.5×103kg/m3=1×10-3m3，
當(dāng)水面與A上表面相平時(shí)，V排=V=1×10-3m3，
此時(shí)A受到的浮力F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N，
則F浮=F浮1，即當(dāng)水面與A上表面相平時(shí)，電動(dòng)水泵停止注水．
11．智能自動(dòng)化管理是未來(lái)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，如圖甲所示為某工作室的自動(dòng)化光控電路圖，其中光敏電阻R的阻值隨照度變化的關(guān)系如圖乙所示（照度表示物體被照明的程度，單位是Ix）。請(qǐng)你回答下列問(wèn)題：

（1）電磁繼電器是利用電流　 　效應(yīng)工作的，當(dāng)光照強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻將　 　，控制電路中的電流將　 ?。ㄟx填“變大”“變小”或“不變”）。長(zhǎng)時(shí)間使用后，控制電路中的電流將降低，若在相同的情況下接通電路，則光照強(qiáng)度　 　。（選填“增強(qiáng)”“減弱”或“不變”）。
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，光敏電阻上的照度大于或等于0.41x時(shí)，警示燈L亮，已知控制電路的電源電壓為22V，電磁繼電器的線圈電阻為10Ω，此時(shí)控制電路中的電流是多大？
（3）若使電流達(dá)到0.2A時(shí)，光敏電阻上的照度大于或等于0.41x時(shí)警示燈L亮，試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明怎樣改裝控制電路。（注：可以添加必要的元件）
【答案】（1）磁；變??；變大；增強(qiáng)；
（2）此時(shí)控制電路中的電流是0.44A；
（3）可以在控制電路中串聯(lián)接入一個(gè) 60Ω的電阻。
【解析】（1）電磁繼電器是利用電流磁效應(yīng)工作的，當(dāng)光照強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)，由圖乙知，光敏電阻將變小，根據(jù)電阻的串聯(lián)，總電阻變小，由歐姆定律可知，控制電路中的電流將變大；
長(zhǎng)時(shí)間使用后，控制電路中的電流將降低，若在相同的情況下接通電路，需要增大電流，由歐姆定律可知，要減小光敏電阻的阻值，由圖乙知，則光照強(qiáng)度增強(qiáng)；
（2）當(dāng)照度等于 0.4Lx 時(shí)，由圖知，光敏電阻的阻值R＝40Ω，
根據(jù)歐姆定律和電阻的串聯(lián)可得，此時(shí)控制電路中的電流為：
I＝＝═0.44A；
（3）當(dāng)電流達(dá)到 0.2A 時(shí)，由歐姆定律可得控制電路中的總電阻：
R總＝＝＝110Ω，
由于此時(shí)的總電阻大于原來(lái)的總電阻，所以應(yīng)在控制電路中串聯(lián)一個(gè)電阻；
當(dāng)照度等于 0.4Lx 時(shí)，警示燈L亮，光敏電阻的阻值仍然為R＝40Ω，
根據(jù)電阻的串聯(lián)，串聯(lián)電阻的阻值：
R串＝R總﹣R光﹣R線＝110Ω﹣40Ω﹣10Ω＝60Ω，
即可以在控制電路中串聯(lián)接入一個(gè) 60Ω的電阻。
12.圖甲為熱敏電阻的R﹣t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的恒溫箱的簡(jiǎn)單溫控電路，繼電器線圈的電阻為150歐，當(dāng)線圈中電流大于或等于28毫安時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合，為繼電器線圈供電的電池的電壓為6伏，圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源．

（1）從圖甲中可得50℃時(shí)熱敏電阻的阻值為　　歐．
（2）恒溫箱的加熱器應(yīng)接在A、B端還是C、D端？
（3）若恒溫箱內(nèi)的溫度達(dá)到100℃時(shí)，通過(guò)計(jì)算分析恒溫箱加熱器是否處于工作狀態(tài)？
（4）若在原控制電路中，串聯(lián)接入一個(gè)可變電阻，當(dāng)該電阻增大時(shí)，所控制的恒溫箱內(nèi)的最高溫度將　?。ㄟx填“變大”“不變”或“變小”）．
【答案】（1）90；（2）恒溫箱的加熱器應(yīng)接在A、B端；（3）若恒溫箱內(nèi)的溫度達(dá)到100℃時(shí)，通過(guò)計(jì)算分析恒溫箱加熱器不處于工作狀態(tài)；（4）變大；
【解析】（1）分析圖甲可知，50℃時(shí)熱敏電阻的阻值為90Ω；
（2）A、B當(dāng)溫度較低的時(shí)候，熱敏電阻的電阻較大，電路中的電流較小，此時(shí)繼電器的銜鐵與AB部分連接，此時(shí)是需要加熱的，恒溫箱內(nèi)的加熱器要工作，所以該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B 端．
（3）當(dāng)溫度達(dá)到100℃時(shí)，據(jù)甲圖可知，此時(shí)的電阻是50Ω，繼電器線圈的電阻為150Ω，所以該電路的電流是：
I===0.03A=30mA，所以其大于28mA，故恒溫箱不處于工作狀態(tài)；
（4）據(jù)題意可知，“當(dāng)線圈中電流大于或等于28毫安時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合”即恒溫箱會(huì)停止工作，故可知，若在控制電路中串聯(lián)一個(gè)電阻后，電路電阻變大，同樣情況下，使得電路電流變小，故控制電路達(dá)到28mA時(shí)所用的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，故可知，保溫箱的加熱時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)，故保溫箱內(nèi)的溫度會(huì)更高．
13.閱讀短文，回答問(wèn)題：
力傳感器在電子秤中的應(yīng)用
電子秤所使用的測(cè)力裝置是力傳感器．
常見(jiàn)的一種力傳感器由彈簧鋼和應(yīng)變片組成，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示．彈簧鋼右端固定，在其上、下表面各貼一個(gè)相同的應(yīng)變片．若在彈簧鋼的自由端施加向下的作用力F，則彈簧鋼發(fā)生彎曲，上應(yīng)變片被拉伸，下應(yīng)變片被壓縮．力越大，彈簧鋼的彎曲程度越大．
應(yīng)變片結(jié)構(gòu)如圖乙所示，其中金屬電阻絲的阻值對(duì)長(zhǎng)度變化很敏感．給上、下金屬電阻絲提供相等且大小不變的電流，上應(yīng)變片兩引線間電壓為U1，下應(yīng)變片兩引線間電壓為U2，傳感器把這兩個(gè)電壓的差值U（U＝U1－U2）輸出，用來(lái)反映力F的大?。?br /> 金屬電阻絲的阻值隨溫度會(huì)發(fā)生變化，其變化情況如圖丙所示．為消除氣溫變化對(duì)測(cè)量精度的影響，需分別在上、下應(yīng)變片金屬電阻絲與引線之間串聯(lián)一只合適的電阻，進(jìn)行溫度補(bǔ)償．串聯(lián)合適的電阻后，測(cè)量結(jié)果不再受溫度影響．


（1）這種力傳感器是將力的大小轉(zhuǎn)換為 (電流/電壓)的裝置．
（2）外力F增大時(shí)，下列說(shuō)法正確的是 ．
A．上、下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻都增大
B．上、下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻都減小
C．上應(yīng)變片金屬電阻絲電阻減小，下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻增大
D．上應(yīng)變片金屬電阻絲電阻增大，下應(yīng)變片金屬電阻絲電阻減小
（3）傳感器輸出的電壓U隨外力F增大而 ．
（4）進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)給上金屬電阻絲串聯(lián)阻值隨溫度升高而 的電阻，下金屬電阻絲串聯(lián)阻值隨溫度升高而 的電阻．
（5）如果未進(jìn)行溫度補(bǔ)償，自由端受到相同的力F作用，該傳感器下應(yīng)變片兩端的電壓U2冬天比夏天 （大/?。?br /> 【答案】（1）電壓（2）D（3）增大（4）減小 減小（5）小
【解析】（1）傳感器把兩個(gè)電壓的差值輸出，用來(lái)反映力F的大小，所以這種力傳感器是將力的大小轉(zhuǎn)換為電壓的裝置．
（2）外力F增大時(shí)，上應(yīng)變片金屬電阻絲長(zhǎng)度變大，電阻變大，下應(yīng)變片金屬電阻絲長(zhǎng)度變短，電阻變?。蔬xD．
（3）壓力越大電子秤示數(shù)越大，就是輸出的電壓越大，所以說(shuō)傳感器輸出的電壓U隨外力F增大而增大．
（4）未進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，金屬電阻絲的阻值隨溫度的增大而增大，所以串聯(lián)的電阻應(yīng)該是隨著溫度的升高而減小的電阻．
（5）冬天比夏天電阻增加的小，所以該傳感器下應(yīng)變片兩端的電壓U2冬天比夏天?。?br /> 14．體感器的可以把力學(xué)物理量轉(zhuǎn)化成電學(xué)信號(hào)，然后通過(guò)相互之間的函數(shù)關(guān)系，直接引用力的大小。測(cè)量壓力大小的壓力傳感器，工作原理如圖所示，其中M、N均為絕緣材料，M、N間有可收縮的導(dǎo)線（電阻大小不計(jì)），彈簧上端和滑動(dòng)變阻器R2的滑片P固定在一起，電源電壓恒為12V，已知壓力F的大小與R2的阻值大小成正比例關(guān)系。閉合開(kāi)關(guān)S，壓力F0=0時(shí)，滑片P在最上端；壓力F1=1N時(shí)，電流表示數(shù)為1A，電壓示數(shù)為3V，當(dāng)滑片P滑至最下端時(shí)，電壓表示數(shù)為7.5V．求：
（1）定值電阻R1的大?。粔毫1與R2阻值之比k；
（2）當(dāng)滑片P滑至最下端時(shí)，壓力F2的大??；
（3）壓力F的大小與電壓表示數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。

【答案】（1）定值電阻R1為9Ω；壓力F1與R2阻值之比k為N/Ω；
（2）當(dāng)滑片P滑至最下端時(shí)，壓力F2為5N；
（3）壓力F的大小與電壓表示數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系表達(dá)式為F=（N）。
【解析】本題考查了串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)題意得到F與R2的表達(dá)式。
（1）由圖可知，R1、R2串聯(lián)，電壓表測(cè)R2兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，
當(dāng)F1=1N時(shí)，電流表示數(shù)為1A，電壓數(shù)為3V，由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知，此時(shí)U1=U﹣U2=12V﹣3V=9V，并且：I1=I2=1A，
由歐姆定律可得，R1的阻值：R1===9Ω；
此時(shí)R2連入電路的阻值：R2===3Ω，
所以壓力F1與R2阻值之比：k===N/Ω，
（2）當(dāng)滑片P滑至最下端時(shí)，變阻器連入阻值最大，電壓表示數(shù)為7.5V，
此時(shí)電路中電流：I'=I2′=I1′====0.5A，
所以R2的最大值：R2最大===15Ω，
因?yàn)閴毫的大小與R2的阻值大小成正比例關(guān)系，即：F=kR2，
所以壓力F2=N/Ω×R2最大=N/Ω×15Ω=5N；
（3）由F=kR2有：R2==，
串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律表示電壓表示數(shù)：
UV=IR2=?R2==，
化簡(jiǎn)可得：F=（N）。


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