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专题15 传感器的简单使用 高考常考实验题精练(解析版)2020年高考物理

1、高中物理实验 传感器的简单使用习题精练1. 探究热敏电阻的温度特性某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在2580范围内某热敏电阻的温度特性,所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25时的阻值)为900.0 :电源E(6V,内阻可忽略):电压表 (量程150 mV):定值电阻R0(阻值20.0 ),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 ):电阻箱R2(阻值范围0-999.9 ):单刀开关S1,单刀双掷开关S2。实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0,将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0:保持R1的滑片位置不

2、变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0:断开S1,记下此时R2的读数,逐步降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0C,实验得到的R2-t数据见下表。t/25.030.040.050.060.070.080.0R2/900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列问题:(1)在闭合S1前,图(a)中R1的滑片应移动到 (填“a”或“b”)端;(2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2-t曲线:(3)由图(b)可得到R1,在25-80C范围内的温度特性,当t=44.0时,可得R1= ;(4)将

3、Rt握于手心,手心温度下R2的相应读数如图(c)所示,该读数为 ,则手心温度为 。【答案】23(10分)(1)b (2)如图所示 (3)450 (4)620.0 33.0【解析】本题探究在2580范围内某热敏电阻的温度特性,实际上是用比较法测量电阻(不是通常的伏安法),通过热敏电阻与电阻箱的比较(电路中固定电阻的电压相等),来确定热敏电阻的阻值,并且用图象把电阻阻值与温度对应起来,从而已知温度求电阻,或已知电阻求温度。所以说,本题具有开放性和探究性。2.某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图11-1图所示,继电器与热敏电阻R1、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超

4、过15 mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控。继电器的电阻约为20 ,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示(1)提供的实验器材有:电源E1(3 V,内阻不计)、电源E2(6 V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0200)、滑动变阻器R2(0500)、热敏电阻Rt,继电器、电阻箱(0999.9 )、开关S、导线若干。为使该装置实现对3080之间任一温度的控制,电源E应选用 (选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用 (选填“R1”或“R2”)。(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图11-2图所示的选择开关旋至 (选填“A”、“B”、

5、“C”或“D”)(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查,在题11-1图中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针 (选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针 (选填“偏转”或“不偏转”)。(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50时被吸合,下列操作步骤正确顺序是 。(填写各步骤前的序号)将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关,将电阻箱从电路中移除合上开关,调节滑动变阻器的阻值断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1【答案】(1)E2 R2 (2)C (3)不偏转 偏转 (4)【解析】(1)根据,若,取最大值,则约3.3V,大于3V,所以电源选E2,当

6、取最小值,R滑约330,所以R滑选R2.(2)直流10V挡(因大于6V)(3) a、b短路,所以不偏转,a、c断路,接电压表后偏转。(4)先用滑动变阻器调试,后换上热敏电阻。3.现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过时就会报警),电阻箱(最大阻值为),直流电源(输出电压为,内阻不计),滑动变阻器(最大阻值为),滑动变阻器(最大阻值为),单刀双掷开关一个,导线若干。在室温下对系统进行调节。已知约为,约为;流过报警器的电流超过时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在时阻值为。(1)在

7、答题卡上完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器_(填“”或“”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统:电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为_;滑动变阻器的滑片应置于_(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是_。将开关向_(填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至_。(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。【答案】(1)如下图(2) (3)650.0,b, 接通电源后,流过报警器的电流会超过20mA,报警器可能损坏 c,报警器开始报警【解析】热敏电阻工作温度达到时,报警器报警。故

8、需通过调节电阻箱使其电阻为时的热敏电阻的阻值,即调节到阻值650.0,光使报警器能正常报警,电路图如上图,当通过报警器的电流,故电路中总电阻,故滑动变阻器选。热敏电阻为时,报警器开始报警,模拟热敏电阻的电阻器阻值也应为为防止通过报警器电流过大,造成报警器烧坏,应使滑动变阻器的滑片置于b端4.热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图1为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电能力_(选填“增强”或“减弱”);相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的影响更_(选填“敏感”或“不敏感”)。【解析】(1)由于温度越高,热敏电阻越小,即对电流的阻碍作用越小,则导电能力越强,根据图像可知热敏电阻在相同的温度范围变化时,阻值变大,则越敏感。5