初中物理傳感器的問題

1、一、溫度傳感器實(shí)例一：1 （2008連云港中考試題）研究表明，有些金屬電阻的 阻值會(huì)隨溫度的變化而變化，物理學(xué)中利用這類金屬的特性可以制成金屬電阻溫度計(jì)，它可以用來測(cè)量很高的溫度，其 原理如圖所示。圖中電流表量程為 015mA （不計(jì)其電阻） 電源的電壓恒為3V , RZ為滑動(dòng)變阻器，金屬電阻作為溫度 計(jì)的測(cè)溫探頭，在t 0C時(shí)其阻值Rt隨溫度t的變化關(guān)系為 Rt=100+0.5t （單位為） o（1）若要把Rt放入溫度為0C處 進(jìn)行測(cè)量，使電流表恰好達(dá)到滿量程電 流15mA ,則這時(shí)滑動(dòng)變阻器 R'接入電 路的阻值為多大？（2） 保持（1）中滑動(dòng)變阻器 R'接入電路的阻值不

2、變，當(dāng)把測(cè)溫探頭Rt放到某待測(cè)溫度處，電流表的示數(shù)恰為 10mA，則此時(shí)Rt的阻值為多大？對(duì)應(yīng)的溫度為多高？（3） 保持（1）中滑動(dòng)變阻器 R'接入電路的阻值不 變，當(dāng)被測(cè)溫度為 600 C時(shí)，電路消耗的電功率為多大？（4）若把電流表的電流刻度盤換為對(duì)應(yīng)的溫度刻度 盤，則溫度刻度的特點(diǎn)是什么？2 (2008年福建福田中考試題)1.(7分)熱敏電 阻廣泛應(yīng)用于控制電路中，其阻值會(huì)隨環(huán)境溫度的改 變而改變.圖甲中，電源電壓U=6V,® 是小量程電流表，其允許通過的最大電 流為0.02代滑動(dòng)變阻器R的銘牌上標(biāo) 有“ 200 0.3 A”字樣，Rt為熱敏電 阻，其阻值隨環(huán)境溫度變化關(guān)

3、系如圖乙 所示閉合開關(guān)S,求：(1) 環(huán)境溫度為10 C、電路中 電流為0.0l A時(shí)Rt兩端的電壓.(2) 圖甲電路可以正常工作的最高 環(huán)境溫度.3 （2008南通中考試題）30 . （8分）圖甲和圖乙 是利用熱敏電阻來測(cè)量溫度的原理圖電源電壓均為 20V且保持不變，定值電阻 Ro的阻值為30 .貝圖甲中電流表的示數(shù)為03A時(shí)，熱敏電阻 兩端的電壓和消耗的功率分別是多少？（2）圖乙中電壓表的量程為0 15V ,熱敏電阻R 的阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖丙所示，試求此電路能二、光強(qiáng)傳感器4 （2008年鎮(zhèn)江中考試題）30有一種半導(dǎo)體材料 的電阻值隨看光照射強(qiáng)度的變化而明顯改變，用這種 材料制作的電

4、阻稱為光敏電阻物理學(xué)上用“光強(qiáng)” 這個(gè)物理量來表示光強(qiáng)弱的程度，符號(hào)為E，國際單位為坎德拉（Cd），某光敏電阻的阻值 R與光強(qiáng)E之間 的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：強(qiáng)E變化析上表數(shù)據(jù)寫根據(jù)光敏處阻的阻值并歸纟隨光 光敏電阻的阻值R隨光強(qiáng)E變化的關(guān)系式為一 PIMY)艸.射址r光敏電阻R= E.（2）小明將該光敏電阻R、電流表（量程 為00. 6A）、電壓表（量程為03V）、開 關(guān)、滑動(dòng)變阻器R。（最大阻值為50）和電壓 恒為6V的電源組成如圖所示的電路，閉合 開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表的示數(shù)為 0. 4A時(shí)，電壓表的示數(shù)為3. 6V，此時(shí)， 所在處的光強(qiáng)為多大?（3）在上述電路中，隨看電阻的變化

5、，電流可能會(huì) 超過電流表的量程，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓可能會(huì)超 過電壓表的量程若光敏電阻處的光強(qiáng)在2. 0 Cd至4. 5cd范圍內(nèi)，為保證不超過電表量程，求出滑動(dòng)變 阻 器允許連入電路的阻值范圍.（2008年湖北株洲中考試題）30. （12分）光敏電 阻的阻值隨光照射的強(qiáng)弱而改變?！肮鈴?qiáng)”表示光的 強(qiáng)弱程度的物理量，照射光越強(qiáng)，光強(qiáng)越大，光強(qiáng)符 號(hào)用E表示，國際單位為坎德拉（Cd）。實(shí)驗(yàn)測(cè)得 光敏電阻的阻值R與光強(qiáng)E間的關(guān)系如圖15所示，根據(jù)圖象解答下列問題：（1） 光敏電阻隨光強(qiáng)的增大而 ，隨光強(qiáng)的減小而。當(dāng)光（2）當(dāng)光強(qiáng)為Ei時(shí)，光敏電阻的阻值為 Ri ；光圖16強(qiáng)為E2時(shí)，光敏電阻的阻值

6、為 R2,那么它 們之間的關(guān)系式為色 （用 Ei、E2表示）。R2（3） 將光敏電阻 R、定值電阻Ro、電流表、 開關(guān)和電源連接成圖16所示電路。閉合開關(guān)， 逐漸增大光敏電阻的光照強(qiáng)度，那 么。（填正確答案的序號(hào)） 電流表的讀數(shù)增大，光敏電阻兩端的電壓也增 大 電流表的讀數(shù)增大，但光敏電阻兩端的電壓減 小 電流表的讀數(shù)減小，但光敏電阻兩端的電壓增 大 電流表的讀數(shù)減小，光敏電阻兩端的電壓也減 ?。?）在圖16電路所示電路中，電源電壓為 6V， 當(dāng)光照強(qiáng)度為4.5 Cd時(shí)，電流表的讀數(shù)為 0.5 A。試 求定值電阻Ro的阻值。三、壓力傳感器（2008年無錫中考試題）在學(xué)校舉行的物理創(chuàng)新大賽上，小

7、明和小紅所在 的科技小組分別設(shè)計(jì)了一種測(cè)量托盤所受壓力的壓力測(cè)量?jī)x，如圖甲、乙所示。 兩裝置中所用的器材與規(guī)格完全相同，壓力表是由電壓表改裝而成，R1為定值電阻，阻值為10, R2為滑動(dòng)變阻器，規(guī)格為“ 10 lA"。金屬指針OP可在 金屬桿AB上滑動(dòng)，且與它接觸良好，金屬指針和金屬桿電阻忽略不計(jì)。M為彈簧，在彈性限度內(nèi)它縮短的長(zhǎng)度與其所受的壓力大小成正比。 當(dāng)托盤所受壓力為 零時(shí)，P恰好位于R2的最上端；當(dāng)托盤所受壓力為 50N時(shí)，P恰好位于R2的最 下端，此時(shí)彈簧的形變?nèi)栽趶椥韵薅葍?nèi)。(1) 甲裝置中，當(dāng)P位于R2的最下端時(shí)，電壓表的示數(shù)為 3V ,則電源電壓 是多少？(2) 甲

8、裝置中，壓力25N的刻度位置標(biāo)在電壓表表盤多少伏的刻度線上 ？(3) 在甲、乙兩種裝置中，兩壓力表的刻度特點(diǎn)有何不同？試說明理由。（2008年廣西南寧中考試題）27. （8分）為鍛煉 身體，小剛利用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力 計(jì)，如圖16甲是其原理 圖。硬質(zhì)彈簧上端和金屬 滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計(jì)，P與R接觸良 好且摩擦不 計(jì)）。定值電阻Ro=5 Q，R是一根長(zhǎng)為 5cm的均勻電阻線（阻值跟長(zhǎng)度成正比），其最大阻值 為25,電源電壓為3V，電壓表的量程為03V, 當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，金屬滑片P剛好處于b端。已知該彈 簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度 L與所受拉力F間的關(guān)系如圖16乙所 /示。求：（1）小剛要

9、把電壓表的表盤改為拉力計(jì)的表 盤，當(dāng)不拉拉環(huán)時(shí)，拉力 計(jì)表盤上的零刻度應(yīng)標(biāo)在電壓表表盤的多少 伏處？（2）閉合開關(guān)，當(dāng)電壓 表的指針指在1.5V時(shí)， 電阻線接入電路中的電 阻值為多少歐？此時(shí)，作用在拉環(huán)上豎直向上的拉力 為多少牛？（2008淮安中考試題）傳感器是現(xiàn)代自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要器件之一，傳感 器通常是將感應(yīng)到的物理量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流（或電壓）信號(hào)，如：溫度傳感器、聲傳感器、光傳感器等現(xiàn)有一壓力傳感器（可視為一個(gè)電阻）其電阻R隨壓力 F大小的變化面變化從實(shí)驗(yàn)測(cè)得 R與F的一組數(shù)據(jù)如右表所示：（1）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在題33圖所示的R-F坐標(biāo)系中畫出電阻R隨壓力F變化的圖像.（2）利用表中的數(shù)據(jù)

10、或R-F的圖像.可得到的結(jié)論 是: （3）請(qǐng)你利用下列器材：壓力傳感器 R、定值電阻Ro（50）、電源（30V）、電壓表、開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干，設(shè)計(jì)一個(gè)電子秤.要 求：在虛線框內(nèi)畫出你所設(shè)計(jì)的電子秤工作原理的電路圖，并簡(jiǎn)述其工作原理：5010015020025030022016512010090壓力F/N電阻R（2008年山東濱州中考試題）57. （8分）有一種測(cè)量人 的體重的電子秤，其測(cè)量部分的原理如圖中虛線框里的內(nèi)容 所示。它主要有四部分構(gòu)成：踏板和壓力杠桿 OAB （可繞O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)）、定值電阻Ro、壓力傳感器R （其電阻值會(huì)隨所受壓 力大小發(fā)生變化，變化關(guān)系如下表）、顯示質(zhì)量大小的儀表

11、V （實(shí)質(zhì)示一個(gè)量程為 03V的電壓表）。已知OB ： OA=1：4,電源電壓恒為3V,忽略踏板、杠桿及壓桿的重力，g取10NKg.壓力F/N050100150200250300電阻R/ 300250200150100500（1）當(dāng)踏板空載時(shí)，電壓表的示數(shù)為 0.75V,求定值電阻RO的大小。（2）當(dāng)某同學(xué)站在踏板上時(shí)，電壓表顯示為1.2V，此時(shí) 壓力傳感器R的阻值多大？該同學(xué)體重是多少 Kg?（2008河南中考試題）12圖5所示的是握力計(jì) 的原理圖，其中彈簧上端和滑動(dòng)變阻器滑片固定在一 起，AB間有可收縮的導(dǎo)線，Ro為保護(hù)電阻，電壓表 可顯示壓力的大小。則當(dāng)握力F增加時(shí)電壓表的示數(shù)將A 變大

12、 B 變小變 D 無法確定（2008年山東威海中考試題） 9圖4是小麗設(shè)計(jì)的壓力傳感器的原 理圖，其中R 1是滑動(dòng)變阻器，R2是定 值電阻C 不OA.B.當(dāng)壓力F增大時(shí)電流表示數(shù)減小，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大 電壓表示數(shù)減C.電流表示數(shù)增大，D.電流表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)減百©電壓表示數(shù)增H5H圖3（2008年四川廣安中考試題）35. （7 分）如圖13所示，是紅星中學(xué)九年級(jí)物理課外實(shí)踐活動(dòng)小組設(shè) 計(jì)的風(fēng)力測(cè)量?jī)x的電路示意圖。 其電源電壓U=3V電 路保護(hù)電阻 R=20Q，均勻電阻絲的阻值 為R=3Q，金屬絲（電阻忽略不計(jì)）的上 端固定在0點(diǎn)，下端系有一塊塑料片 A， 當(dāng)風(fēng)從右

13、向左吹動(dòng)塑料片時(shí)，金屬絲向左 擺動(dòng)并與電阻絲保持良好的接觸，風(fēng)力表 由電壓表改裝而成。（I ）無風(fēng)時(shí)，塑料片豎直下垂，電 壓表示數(shù)是多少？電路中的電流是多少?（2）風(fēng)力最強(qiáng)時(shí)，金屬絲滑至電阻絲的最左端， 電壓表的示數(shù)是多少？（3）為什么不在電路中串聯(lián)電流表，把電流表 改裝成風(fēng)力表？（2008年福建廈門中考試題）34. （8分）圖22甲是某電子秤的原理示意圖電 壓表量程為03V （可對(duì)應(yīng)顯示質(zhì)量大?。?。已知電阻Ro=6O.壓力傳感器R的 阻值隨所受壓力變化的圖象如圖 22乙所示，壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng) 為2× IO6Pa,壓桿與壓力傳感器的接觸面積是 2cm2。設(shè)托盤和壓桿的質(zhì)

14、量可以 忽略不計(jì)，電源電壓恒定不變。試求：（1）該壓力傳感器能承受的最大壓力；（2）若要求傳感器受到最大壓力時(shí)，電壓表的示數(shù)達(dá)到最大值，則電源電 壓是多大？圖22（3）通過計(jì)算判斷電子秤的刻度是否均勻（2008年廣西來賓中考試題）29） . （9分）小明設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量物體質(zhì)量的“托盤秤”，圖20（甲）是其原理示意圖，其中托 盤上放置物體，壓力傳感器 R的電阻值會(huì)隨所受 壓力大小發(fā)生變化，杠桿 ABO可繞0點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，電 壓表的量程為OH3V（可顯示質(zhì)量大?。?已知OBBA=I: 2,電阻R0=10（?.壓力傳感器R表面能承 受的最大壓力為400N壓桿與壓力傳感器的接觸 面積為2cm2壓力傳感器R的

15、電阻值隨所受壓力 變化的圖像如圖20（乙）所示.電源電壓恒定不 變，秤達(dá)到最大稱量時(shí)，電壓表的示數(shù)也達(dá)到最 大值，托盤和杠桿組件的質(zhì)量忽略不計(jì).求：申圖20（1）該壓力傳感器能承受的最大壓強(qiáng)；（2）電源電壓; 當(dāng)電壓表的示數(shù)為I.5V時(shí)，托盤上被測(cè)物體的質(zhì)量（取g=10N×kg）（2008年湖北黃石）24.某電子磅秤原理圖如圖15（甲）所示，主要部件是變電阻），其中 杠桿可繞O點(diǎn)杠桿ABo ,電 流表A和壓力 傳感器（相當(dāng)于 電阻值會(huì)隨受 到的壓力大小 發(fā)生變化的可轉(zhuǎn)動(dòng)，且力臂之比AO : BO= 5: 1,壓力傳感器的電阻值 R隨所受到的壓力F 的關(guān)系圖像如圖15（乙）所示，秤盤與

16、杠桿質(zhì)量均忽略不計(jì)，電源電壓 9V，Ro=6O, （取 g= 10Nkg）。求：（1）該秤的零起點(diǎn)（即秤盤上不放重物時(shí)）的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤的多少mA處？（2）當(dāng)電流表示數(shù)為30rnA時(shí)，秤盤上放的物體的質(zhì)量為多少kg?解析：本題中把壓力的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化，然后通過電壓表表現(xiàn)出來。四、距離傳感器（2008年廣東廣州中考試題）21. （7分）距離傳感器發(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，并顯示物體的距離（S） 時(shí)間（t）圖象超聲波在空氣中的速度是 340 m s（1）若傳感器在發(fā)出信號(hào)后0.01 S收到從物體反射回來的信號(hào).物體距傳感器

17、多遠(yuǎn)？（2）若顯示物體的S 一 t圖象如圖16,物體在0至15s的運(yùn)動(dòng)情況如何.（3） 如圖17所示，一物體在F = 10 N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一 t圖象如圖18.求：在0至15s物體受到的摩擦力多 大？拉力的功率多大？j/m圖16圖17拓展：本著這種思路我們可以根據(jù)我們所學(xué)的 成另外的一些傳感器，例如：一、油量表些知識(shí)，我們可以制（2008年湖北荊門中考試題）圖3是汽 摩托車油量表（實(shí)際上就是電流表）原理示 圖，R是定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器，則A向油箱里加油時(shí)，電流表示數(shù)變大B. 燃油消耗下降時(shí)，電流表示數(shù)變大C. 燃油全部耗盡時(shí)，電流表將被燒壞D.

18、 油箱加油過滿時(shí)，電流表將被燒壞、深度計(jì)（2008年湖北荊門中考試題）6長(zhǎng)方體鐵塊按圖4甲所示，從下表 面與液面剛剛接觸處下放至圖中虛線位置。能大致反映鐵塊下降過程中所受浮力的大小F浮與鐵塊下表面浸入液體深度h深關(guān)系的圖像是圖4甲AB 圖 4 乙 CD三、密度計(jì)（2008年湖北荊門中考試題）15.在北京奧運(yùn)會(huì)上獲得比賽前三 名的選手都將掛上既體現(xiàn)奧運(yùn)理 念，又體現(xiàn)中華民族特色的獎(jiǎng)牌一一 用一種玉石制作然后分別鍍上金、銀、銅而成的獎(jiǎng)牌。小陽是個(gè)愛動(dòng)腦筋的孩子，當(dāng)他得到一小塊制作奧運(yùn)獎(jiǎng)牌余下的玉石材料后，立即著手利用家里的彈簧秤測(cè)這種材料的密度。請(qǐng)你和小陽一起來完成測(cè)量過吋冗÷12÷23÷4-A5# 5程。（g 取 10Nkg）（1）如圖13所示用細(xì)線拴住玉石塊，用彈簧秤測(cè)出其所受重力,這 時(shí)彈簧秤示數(shù)是 N，從而可計(jì)算出玉石塊的質(zhì)量（2）如圖14所示讓玉石塊完全浸入水中，從圖中彈簧秤的示數(shù)可計(jì)算出圖13圖14玉石塊所受的浮力是N。(3) 利用以上測(cè)量數(shù)據(jù)可計(jì)算出玉石塊的密度是 kg/m?四、風(fēng)力計(jì)(2008廣西柳州北海中考試題)31.如圖9所示為小 明自制的風(fēng)力板，口板為迎風(fēng)板，其迎風(fēng)面承受風(fēng)力，b板迎ME&i為壓重板，它水平放置，m為壓重板上的鐵板(a、b板重力 不計(jì))。當(dāng)壓重板上鐵板重力一