專題17  傳感器問題傳感器它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們按一定規(guī)律轉換為電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。即傳感器能將被測信號量的微小變化轉換成電信號的變化。近幾年來，各地年中考出現以傳感器件為背景的試題，綜合考查學生的基礎知識和技能。希望畢業(yè)班學生在中考復習時要重視這類問題。【例題1】距離傳感器是一種測量距離的儀器，它發(fā)出的超聲波遇到物體后反射回傳感器，傳感器收到信號后自動計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)出信號后0.01s收到從物體反射回來的信號，物體距傳感器多遠？（2）若顯示物體的s-t圖象如圖甲，物體在0至15s的運動情況如何？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動。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？（寫出分析過程）【例題2】如圖甲是某種型號的轎車，車的質量為600kg，每個輪胎與地面的接觸面積為200cm2。一次該車在一段平直的公路上勻速行駛，遇到車速監(jiān)控檢測點。檢測點的距離傳感器從向車發(fā)出超聲波信號到接收到信號共用了0.6s。在連接距離傳感器的計算機屏幕上顯示的該車運動的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該小轎車空載時對地面的壓強。②超聲波信號遇到小車時，小車與檢測監(jiān)控點的距離。③若小車在運動中所受阻力大小為3000N，則小車在10s內牽引力所做的功。【例題3】如圖甲所示是某電器中的一個電路，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。閉合開關電路工作時，隨著工作環(huán)境溫度的升高，電壓表的示數_______（選填“變大”、“變小”或“不變”）；電路消耗的電功率的表達式P=________（用題中所給字母表示）；已知當溫度為40℃時，定值電阻與熱敏電阻的阻值相等，則溫度由40℃上升到100℃時，定值電阻R0先后消耗的電功率之比是________。            1．如圖甲是某生產流水線上的產品輸送及計數裝置示意圖．其中S為激光源，R1為光敏電阻（有光照射時，阻值較??；無光照射時，阻值較大），R2為定值保護電阻，a、b間接“示波器”（示波器的接入對電路無影響）．水平傳送帶勻速前進，每當傳送帶上的產品通過S與R1之間時，射向光敏電阻的光線會被產品擋?。魝魉蛶系漠a品為均勻正方體，示波器顯示的電壓隨時間變化的關系如圖乙所示．已知計數器電路中電源兩極間的電壓恒為6V，保護電阻R2的阻值為400Ω．則（　?。?/span>A．有光照射時光敏電阻R1的阻值為800ΩB．有光照射和無光照射時保護電阻R2兩端的電壓之比為1：2C．有光照射和無光照射時光敏電阻的阻值之比為1：2D．每lh通過S與R1之間的產品個數為6000個2.如圖所示，長1.6m、粗細均勻的金屬桿可以繞O點在豎直平面內自由轉動，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與作用點到O點距離x的變化關系如圖所示．據圖可知金屬桿重（　?。?/span>A．5 N     B．10 N    C．20 N     D．40 N3．壓敏電阻的阻值是隨所受壓力的增大而減小的．小聰同學想設計一個通過電表示數反映壓敏電阻所受壓力大小的電路，要求壓力增大時電表示數增大．以下電路不符合要求的是（　?。?/span>  A               B                  C             D4．圖是一種輸液時所用報警電路：電源電壓恒定，R為定值電阻，閉合開關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，導致電壓表的示數增大而觸犯警報器（圖中未畫出）報警，則M接觸藥液后（　?。?/span>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乘積不變D．電壓表與電流表的示數之比變大5. 如圖所示是檢測酒精濃度的測試儀原理圖，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。當酒精濃度為0時，R2=60Ω，此時電壓表示數為2V。以下說法錯誤的是（   ）A. 若酒精氣體濃度越大，電壓表和電流表示數都越大B. 定值電阻R1的阻值為20ΩC. 酒精濃度為0時，電路消耗的總功率為0.6WD. 若電流表示數達到0.2A時，表示酒駕，此時R2消耗的電功率為0.8W6.某小組同學利用由硫化鎘半導體材料制成的光敏電阻、電壓恒定的電源、電流表、電鍵和導線組成電路，并用強度相同的不同光，做了如圖（a）、（b）、（c）所示的三次實驗。下列說法正確的是（     ）A.“探究由光敏電阻的阻值特性與照射的光線種類的關系”B.比較（a）和（b）兩圖可以發(fā)現：該光敏電阻的電阻值特性與紅外光線無關。C.比較（a）和（c）兩圖可以發(fā)現：在電壓一定時，用強度相同的可見光線或紫外光線照射到由硫化鎘半導體材料制成的光敏電阻上，通過光敏電阻的電流是不相等的，用紫外光線照射時通過的電流較大，因此該光敏電阻的電阻特性與紫外光線有關，用紫外光線照射時其電阻值較小。D.根據上述研究情況，可以提出一個進一步研究的問題是“是否所有的光敏電阻的電阻特性與紫外光線有關？”。7．在創(chuàng)客比賽中，曉光設計了一個暖箱溫度顯示器，如圖甲所示，其原理是利用電壓表的示數表示暖箱內的溫度，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--溫度的關系圖象，當暖箱內溫度為60℃時，電壓表的示數是　   　V；電壓表的量程為0～3V，則暖箱內的最高溫度是　   　℃．若將R0換用阻值更大的電阻，則暖箱內能達到的最高溫度將　   　（選填“升高”“降低”或“不變”）。8.圖甲是某小區(qū)高層住宅電梯結構的示意圖，它主要是由轎廂、滑輪、配重、纜繩及電動機等部件組成，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50s，已知每層樓的高度為3m．小明重600N．轎廂重5400N，動滑輪和細繩的重力以及摩擦力均忽略不計，針對此時程，解答下列問題．（1）拉力F的功率為多大？（2）動滑輪A提升小明的機械效率為多少？（3）圖乙是該電梯超載自動報警系統(tǒng)工作原理的示意圖，在工作電路中，當電梯沒有超載時，觸點K與觸點A接觸，閉合開關S，電動機正常工作，當電梯超載時，觸點K與觸點B接觸，電鈴發(fā)出報警鈴聲，即使閉合開關S，電動機也不工作，在控制電路中，已知電源電壓為6V，保護電阻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，當電磁鐵線圈電流超過0.02A時，電鈴就會發(fā)出警報聲，若乘客人均重為700N，該電梯最多可以乘載多少人？9．壓力傳感器是電子秤中的測力裝置，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壓力傳感器，探究其阻值與所受壓力大?。ú怀^250N）的關系，如圖是小剛設計的實驗電路圖。電源電壓恒定，R0為定值電阻，R1為壓力傳感器。（1）連接電路時開關應　　，電路中R0的作用是　　。（2）閉合開關，發(fā)現電流表無示數，電壓表示數接近電源電壓，電路出現的故障是　　；排除故障后，逐漸增大R1受到的壓力，閉合開關，讀出電流表和電壓表的示數，計算出對應的R1的阻值，記錄如表，第5次測深時，電壓表示數為4V．電流表示數為0.2A．此時R1的阻值為　　歐。請根據表中的數據在圖2中畫出R1隨F變化的關系圖象。次數1234  56F/N050100150200250R1/Ω60504030 10（3）通過實驗探究可歸納出，R1的阻值隨壓力F大小變化的關系式為　   　，當R的阻值為32時，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受到的壓力，則電子秤應顯示　　kg。10.新農村建設讓農村面貌煥然一新．許多樓房頂部裝有自動供水水箱，箱體重1250N，與水平樓頂接觸面積為1.5m2．為了控制進水量，在水箱頂部安裝壓力傳感器，如圖所示，A物體通過細線與壓力傳感器相連接，壓力傳感器相等于拉線開關，A的密度是2.5×103kg/m3，A重為25N．當壓力傳感器受到豎直向下的拉力等于25N時閉合，電動水泵向水箱注水；當拉力等于15N時斷開，電動水泵停止向水箱注水．（1）求未裝水時整個水箱對樓頂的壓強是多少？（壓力傳感器及連接線質量不計，g取10N/kg）（2）通過計算說明當水面與A上表面相平時，電動水泵能否停止注水？（g取10N/kg，連接線體積不計）11．智能自動化管理是未來社會的發(fā)展趨勢，如圖甲所示為某工作室的自動化光控電路圖，其中光敏電阻R的阻值隨照度變化的關系如圖乙所示（照度表示物體被照明的程度，單位是Ix）。請你回答下列問題：（1）電磁繼電器是利用電流　   　效應工作的，當光照強度增強時，光敏電阻將　   　，控制電路中的電流將　   　（選填“變大”“變小”或“不變”）。長時間使用后，控制電路中的電流將降低，若在相同的情況下接通電路，則光照強度　   　。（選填“增強”“減弱”或“不變”）。（2）當開關S閉合時，光敏電阻上的照度大于或等于0.41x時，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，此時控制電路中的電流是多大？（3）若使電流達到0.2A時，光敏電阻上的照度大于或等于0.41x時警示燈L亮，試通過計算說明怎樣改裝控制電路。（注：可以添加必要的元件）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單溫控電路，繼電器線圈的電阻為150歐，當線圈中電流大于或等于28毫安時，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℃時熱敏電阻的阻值為　　歐．（2）恒溫箱的加熱器應接在A、B端還是C、D端？（3）若恒溫箱內的溫度達到100℃時，通過計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)接入一個可變電阻，當該電阻增大時，所控制的恒溫箱內的最高溫度將　　（選填“變大”“不變”或“變小”）．13.閱讀短文，回答問題：力傳感器在電子秤中的應用電子秤所使用的測力裝置是力傳感器．常見的一種力傳感器由彈簧鋼和應變片組成，其結構示意圖如圖甲所示．彈簧鋼右端固定，在其上、下表面各貼一個相同的應變片．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，上應變片被拉伸，下應變片被壓縮．力越大，彈簧鋼的彎曲程度越大．應變片結構如圖乙所示，其中金屬電阻絲的阻值對長度變化很敏感．給上、下金屬電阻絲提供相等且大小不變的電流，上應變片兩引線間電壓為U1，下應變片兩引線間電壓為U2，傳感器把這兩個電壓的差值U（U＝U1－U2）輸出，用來反映力F的大?。?/span>金屬電阻絲的阻值隨溫度會發(fā)生變化，其變化情況如圖丙所示．為消除氣溫變化對測量精度的影響，需分別在上、下應變片金屬電阻絲與引線之間串聯(lián)一只合適的電阻，進行溫度補償．串聯(lián)合適的電阻后，測量結果不再受溫度影響． （1）這種力傳感器是將力的大小轉換為         (電流/電壓)的裝置．（2）外力F增大時，下列說法正確的是         ．A．上、下應變片金屬電阻絲電阻都增大B．上、下應變片金屬電阻絲電阻都減小C．上應變片金屬電阻絲電阻減小，下應變片金屬電阻絲電阻增大D．上應變片金屬電阻絲電阻增大，下應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）進行溫度補償時，應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）如果未進行溫度補償，自由端受到相同的力F作用，該傳感器下應變片兩端的電壓U2冬天比夏天    （大/小）．14．體感器的可以把力學物理量轉化成電學信號，然后通過相互之間的函數關系，直接引用力的大小。測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間有可收縮的導線（電阻大小不計），彈簧上端和滑動變阻器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系。閉合開關S，壓力F0=0時，滑片P在最上端；壓力F1=1N時，電流表示數為1A，電壓示數為3V，當滑片P滑至最下端時，電壓表示數為7.5V．求：（1）定值電阻R1的大??；壓力F1與R2阻值之比k；（2）當滑片P滑至最下端時，壓力F2的大?。?/span>（3）壓力F的大小與電壓表示數之間的函數關系表達式。  

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