2025版高考物理考點題型歸納總結(jié)（含答案）考點65　實驗十六　利用傳感器制作簡單的自動控制裝置

考點65實驗十六利用傳感器制作簡單的自動控制裝置強基固本對點練1．傳感器擔負著信息采集的任務，在自動控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(電學量)，例如熱敏傳感器．某熱敏電阻RT阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示，圖乙是由該熱敏電阻RT作為傳感器制作的簡單自動報警器線路圖．問：(1)為了使溫度過高時報警器響鈴，c應接在________(選填“a”或“b”)處．(2)若要使啟動報警的溫度降低些，應將滑動變阻器的滑片P向________(選填“左”或“右”)移動．(3)如果在調(diào)試報警器報警溫度時，發(fā)現(xiàn)將報警器放在預定的報警溫度的環(huán)境時，報警器一直報警，無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，報警器都一直報警，可能的原因和解決的辦法是________________________________________________________________________．2．為了節(jié)能環(huán)保，一些公共場所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)．光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱，光越強，照度越大，照度單位為lx).(1)某光敏電阻R在不同照度下的阻值如下表，根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)，在如圖甲的坐標系中描繪出了阻值隨照度變化的曲線．由圖像可求出照度為0.6lx時的電阻約為______kΩ.照度/lx0.20.40.60.81.01.2電阻/kΩ5.83.72.32.01.8(2)如圖乙，是街道路燈自動控制設(shè)計電路，利用直流電源為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電．為達到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，路燈應接在________(填“AB”或“BC”)之間．(3)用多用電表“×10Ω”擋，按正確步驟測量圖乙中電磁鐵線圈電阻時，指針示數(shù)如圖丙，則線圈的電阻為________Ω；已知當線圈中的電流大于或等于2mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，圖乙中直流電源的電動勢E＝6V，內(nèi)阻忽略不計，滑動變阻器有兩種規(guī)格可供選擇：R1(0～200Ω，1A)、R2(0～2000Ω，0.1A).要求天色漸暗照度降低至1.0lx時點亮路燈，滑動變阻器應選擇________(填“R1”或“R2”).為使天色更暗時才點亮路燈，應適當將滑動變阻器的滑片向________(填“左”或“右”)端移動．3．[2023·湖南卷]某同學探究彈簧振子振動周期與質(zhì)量的關(guān)系，實驗裝置如圖(a)所示，輕質(zhì)彈簧上端懸掛在鐵架臺上，下端掛有鉤碼，鉤碼下表面吸附一個小磁鐵，其正下方放置智能手機，手機中的磁傳感器可以采集磁感應強度實時變化的數(shù)據(jù)并輸出圖像，實驗步驟如下：(1)測出鉤碼和小磁鐵的總質(zhì)量m；(2)在彈簧下端掛上該鉤碼和小磁鐵，使彈簧振子在豎直方向做簡諧運動，打開手機的磁傳感器軟件，此時磁傳感器記錄的磁感應強度變化周期等于彈簧振子振動周期；(3)某次采集到的磁感應強度B的大小隨時間t變化的圖像如圖(b)所示，從圖中可以算出彈簧振子振動周期T＝________(用“t0”表示)；(4)改變鉤碼質(zhì)量，重復上述步驟；(5)實驗測得數(shù)據(jù)如下表所示，分析數(shù)據(jù)可知，彈簧振子振動周期的平方與質(zhì)量的關(guān)系是________(填“線性的”或“非線性的”)；m/kg10T/sT/sT2/s20.0152.430.2430.0590.0253.140.3140.0990.0353.720.3720.1380.0454.220.4220.1780.0554.660.4660.217(6)設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，根據(jù)實驗結(jié)果并結(jié)合物理量的單位關(guān)系，彈簧振子振動周期的表達式可能是________(填正確答案標號)；A．2πeq\r(\f(m,k))B．2πeq\r(\f(k,m))C．2πeq\r(mk)D．2πkeq\r(m)(7)除偶然誤差外，寫出一條本實驗中可能產(chǎn)生誤差的原因：______________________．培優(yōu)提能模擬練4.高速路入口都安裝有稱量汽車重量的地磅．如圖甲所示是某工廠生產(chǎn)的小型地磅結(jié)構(gòu)圖和電路圖，其中R是壓敏電阻，質(zhì)量m0＝500kg的秤臺平放在壓敏電阻上，被稱汽車停放在秤臺上．已知電路中電源電動勢為26V、內(nèi)電阻r＝10Ω，電流表量程為0.3A、內(nèi)阻RA＝10Ω，滑動變阻器R′的總電阻為500Ω.如圖乙是壓敏電阻的阻值R隨壓力F變化曲線．某設(shè)計人員對電流表上刻度重新賦值，使之能夠從表盤上直接讀出秤臺上汽車的質(zhì)量，他先后進行了以下操作．g＝10m/s2.(1)斷開開關(guān)S，撤去秤臺上的汽車，把萬用表的旋鈕旋到歐姆“×10擋”，通過正確調(diào)零后，用紅、黑表筆接在壓敏電阻兩端，萬用表的表針指到如圖丙所示，則壓敏電阻R此時的電阻值為________Ω.(2)閉合開關(guān)S，設(shè)計人員通過調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表讀數(shù)為0.10A，并在此處標注為0kg，則此時滑動變阻器R′接入電路的電阻值為________Ω；2500kg處應標注在________A處．(3)設(shè)計人員按上述操作逐個刻度賦值后，經(jīng)長時間使用，發(fā)現(xiàn)電池的電動勢略有減小、內(nèi)電阻有所增大．他重新調(diào)節(jié)滑動變阻器，使秤臺空載時電流表讀數(shù)仍為0.10A，然后再去測量汽車的重量．您認為現(xiàn)在的測量相比汽車真實重量______(填“偏大”“偏小”或“不變”)5．力傳感器是高中物理實驗中常見的一種傳感器，它通過敏感元件把待測力這一物理量轉(zhuǎn)化為相應的電信號來進行測量．(1)如圖(a)所示，R1、R2、R3、R4為四個完全相同的應變片，彈性梁在外力的作用下產(chǎn)生形變時，應變片隨之被拉伸或壓縮，拉伸時電阻值變大，壓縮時電阻值變?。F(xiàn)將R2、R3兩個應變片粘貼在彈性梁的上表面，R1、R4兩個應變片粘貼在彈性梁的下表面．當彈性梁右端受力向下彎曲時，R2、R3的電阻值________，R1、R4的電阻值________(均選填“變大”“變小”或“不變”).采用如圖(b)所示的測量電路，已知電源電動勢為E，內(nèi)阻不計．每片應變片的初始電阻為R0.當彈性梁右端受到外力作用，四個應變片的電阻變化量的絕對值均為Δx，則A、B兩端的電壓UAB＝________________．(2)如圖(c)所示為半導體薄膜壓力傳感器的電阻值R隨壓力F變化的圖線．讀圖可知，壓力為1N時該圖像的斜率為________________kΩ/N，壓力為5N時該圖像的斜率為__________kΩ/N.要使傳感器對力的變化測量較為靈敏，應選擇在區(qū)間____________附近(選填“1N”或“5N”).

考點65實驗十六利用傳感器制作簡單的自動控制裝置1．答案：(1)a(2)右(3)在預定的報警溫度的環(huán)境時該熱敏電阻RT和滑動變阻器的總電阻之和過小，可以換一個總阻值大一點的滑動變阻器解析：(1)由題圖甲可知，熱敏電阻RT在溫度升高時阻值變小，電路中電流變大，電磁鐵磁性增強，把右側(cè)銜鐵吸引過來，與a接觸，故c應接在a處．(2)若要使啟動報警的溫度降低些，熱敏電阻的阻值增大，滑動變阻器的滑片P向右移動．(3)在預定的報警溫度的環(huán)境時該熱敏電阻RT和滑動變阻器的總電阻之和過小，電流過大，可以換一個總阻值大一點的滑動變阻器．2．答案：(1)2.7kΩ(2.6～2.8kΩ均可)(2)AB(3)140R2左解析：(1)從圖像上可以看出當照度為0.6lx時的電阻約為2.7kΩ(2.6～2.8kΩ均可).(2)當天亮時，光敏電阻的阻值變小，所以回路中電流增大，則銜鐵被吸下來，此次觸片和下方接觸，此時燈泡應該熄滅，說明燈泡接在了AB上．(3)根據(jù)歐姆表的讀數(shù)規(guī)則，所以電阻值為R＝14×10Ω＝140Ω，回路中的電流為2mA時回路中需要的電阻Rx＝eq\f(E,I)＝eq\f(6,0.002)Ω＝3000Ω，所以選擇滑動變阻器R2比較合理．若要求天色漸暗照度降低至1.0lx時點亮路燈，則天色更暗時光敏電阻更大，要先保證回路中的電流2mA不變，則應減小滑動變阻器的阻值，即向左滑動滑動變阻器．3．答案：(3)eq\f(t0,10)(5)線性的(6)A(7)受空氣阻力的影響解析：(3)從圖中可以算出彈簧振子振動周期T＝eq\f(t0,10)(5)分析數(shù)據(jù)可知，彈簧振子振動周期的平方與質(zhì)量的比值接近于常量3.95，則彈簧振子振動周期的平方與質(zhì)量的關(guān)系是線性的；(6)因2πeq\r(\f(m,k))的單位為eq\r(\f(kg,N/m))＝eq\r(\f(kg·m,kg·m/s2))＝s因為s(秒)為周期的單位，則其它各項單位都不是周期的單位，故選A.(7)除偶然誤差外，鉤碼振動過程中受空氣阻力的影響可能會使本實驗產(chǎn)生誤差．4．答案：(1)160(2)800.13(3)偏大解析：(1)歐姆擋選擇“×10擋”，則阻值為16×10Ω＝160Ω.(2)當僅有臺秤時，壓敏電阻的阻值為160Ω，根據(jù)閉合歐姆定律得E＝I(R＋R′＋RA＋r)，2500kg的物體在臺秤上時，壓力為(2500＋500)×10N＝3×104N，壓敏電阻的阻值為100Ω，根據(jù)閉合電路歐姆定律得E＝I1(R1＋R′＋RA＋r)，解得R′＝80Ω，I1＝0.13A.(3)重新調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使m＝0時，I＝0.10A，由閉合電路歐姆定律得E′＝I(R′＋RA＋r)，可得R′＋RA＋r＝eq\f(E′,I)，因電流不變，E′減小，則R′＋RA＋r減小，當秤上面有汽車時，由閉合電路歐姆定律得E′＝I′(R＋R′＋RA＋r)，可得I′＝eq\f(E′,（R′＋RA＋r）＋R)＝eq\f(I′（R′＋RA＋r）,（R′＋RA＋r）＋R)＝eq\f(I′,1＋\f(R,R′＋RA＋r))，因為(R′＋RA＋r)減小，所以I′減小，則R的阻值偏大，結(jié)合圖乙可知汽車的質(zhì)量偏大．5．答案：(1)變大變小eq\f(Δx,R0)E(2)241.751N解析：(1)當彈性梁右端受力向下彎曲時，R2、R3拉伸，電阻變大，R1、R4壓縮