备战2025届新高考物理一轮总复习练习第13章交变电流传感器第4讲实验利用传感器制作简单的自动控制装置

这是一份备战2025届新高考物理一轮总复习练习第13章交变电流传感器第4讲实验利用传感器制作简单的自动控制装置，共7页。试卷主要包含了5 kg的物体和小于0，7Ω，0kΩ,由闭合电路欧姆定律，0kΩ等内容，欢迎下载使用。
(1)如图乙所示,干簧管SA作为传感器,用于感知磁体磁场是否存在,继电器(虚线方框部分)作为执行装置,发光二极管LED作为电路正常工作提示,蜂鸣器H作为报警提醒。电路中P点应接直流电源的 (选填“正极”或“负极”)。
(2)连接好电路,闭合开关S,接通电源,将磁体M靠近和离开干簧管,分别观察并记录实验现象。
2.(2024四川模拟)(1)一光敏电阻(图乙中RL)的阻值随照度变化的图像如图甲所示,由图像可知,该光敏电阻的阻值随照度的增加做 (选填“线性”或“非线性”)变化。
(2)某同学利用该光敏电阻设计了图乙所示光控电路控制三盏路灯,图中交流电源电压为220 V,三盏路灯规格相同,均为“110 V 110 W”。他进行了如下操作:
①闭合干路开关,将双掷开关置于b处,将R2调至1 200 Ω。
②滑动R1的滑片,使三盏路灯正常发光。
③将双掷开关置于a处。
则当照度低到1.0 lx(lx为照度的单位)时,路灯会正常发光。若有“50 Ω 5 A”及“5 kΩ 1 A”两个滑动变阻器可供选择,则图中R1应选择 规格。安装该电路时,光敏电阻RL应 (选填“远离”或“靠近”)路灯。
(3)图乙所示光控电路的缺点较多,从节能和实际操作的角度分析均有不足,通过你的观察,请指出一种不足: (写出一条即可)。
3.(2024广东清远校考模拟)传感器在现代生活、生产中有着相当广泛的应用。一个测量温度的传感器设计电路如图甲所示,要求从温度t=0 ℃时开始测量,并能从表盘上直接读出温度值(电流表满偏时指针所指刻度为0 ℃)。其中R1是保护电阻,R2是调零电阻(总电阻100 Ω),理想电流表量程为0~6 mA,电源电动势E=3 V(内阻不计),金属热电阻的阻值R与温度t的对应关系如图乙所示。
(1)现有三种规格的保护电阻,R1应选择 。
A.30 Ω B.300 Ω C.420 Ω
(2)选取、安装好保护电阻后,要对温度传感器进行调零,调零电阻R2应调为 Ω。
(3)现对表盘进行重新赋值,原3 mA刻度线应标注 ℃。
(4)由于电池老化,电动势降为2.8 V,传感器温度读数会出现偏差。如果某次使用时,先调零、后测量,读出t=240 ℃,此时电流大小为 mA,实际温度为 ℃。(结果保留1位小数)
4.(2023广东广州模拟)热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图甲所示,用此热敏电阻和继电器组成的一简易温控开关如图乙所示,继电器的电阻为60 Ω。当继电器电流超过10 mA时,衔铁吸合,加热器停止加热,实现温控。为继电器线圈供电的电池E的内阻不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
甲
乙
(1)提供以下实验器材:电源E1(3 V),电源E2(6 V),滑动变阻器R1(0~20 Ω),滑动变阻器R2(0~220 Ω),为使该装置实现对20~60 ℃之间任意温度的控制,电源应选 (选填“E1”或“E2”);滑动变阻器应选 (选填“R1”或“R2”)。
(2)为了实现恒温箱系统保持温度为40 ℃,实验时进行了以下操作:
①断开开关,滑动变阻器调节至 (选填“最大”或“最小”),需将电阻箱调到一固定的阻值 Ω;
②将单刀双掷开关向c端闭合;
③缓慢调节滑动变阻器的阻值观察到继电器的衔铁恰好被吸合;
④保持滑动变阻器的位置不变,将单刀双掷开关向另一端闭合,恒温箱系统正常工作;
(3)若恒温箱系统要保持温度为40 ℃,则需把滑动变阻器调节到 Ω;若恒温箱系统要保持温度为35 ℃,则滑动变阻器正常工作时须向 (选填“左”或“右”)移动滑片。
5.(2024广东深圳模拟)半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器,其阻值会随压力变化而改变。某实验小组想测量某一薄膜压力传感器在不同压力下的阻值RN,其最大阻值约几十千欧,现有以下器材:
压力传感器;
电源:电动势6 V,内阻不计;
电流表A:量程0~250 μA,内阻约为50 Ω;
电压表V:量程0~3 V,内阻约为20 kΩ;
滑动变阻器R1:阻值范围0~100 Ω;
滑动变阻器R2:阻值范围0~20 kΩ;
开关S;
导线若干
(1)为了提高测量的准确性,应该选以下 电路图进行测量,其中,滑动变阻器应选 (填元器件符号),使用该电路得到的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值;
(2)通过多次实验测得其阻值RN随压力F变化的关系图像如图甲所示,该学习小组利用该压力传感器设计了如图乙所示的自动分拣装置,可以将质量大于0.5 kg的物体和小于0.5 kg的物体进行分拣,图中RN为压力传感器,R'为滑动变阻器,电源电动势为6 V(内阻不计)。分拣时质量不同的物体通过传送带运送到托盘上,OB为一个可绕O转动的杠杆,下端有弹簧,当控制电路两端电压≥2 V时,杠杆OB水平,物体水平进入通道1;当控制电路两端电压110Ω,滑动变阻器选用R2;又有继电器电阻r=60Ω,电路中的电流I=,计算可知,若选用E2=6V的电源,电路中的最小电流仍大于10mA,无法实现温控功能,而E1=3V的电源可以满足实验要求,故选用电源E1。
(2)将滑动变阻器调节至最大,起保护作用,由图甲可知40℃时热敏电阻对应阻值为60Ω,因此需将电阻箱阻值调到60Ω。
(3)当恒温箱内的温度保持40℃,应调节滑动变阻器R的阻值,使电流达到10mA,由闭合电路欧姆定律得I=,即R=-r-Rt=180Ω,即滑动变阻器R的阻值应调节为180Ω;恒温箱系统要保持温度为35℃,热敏电阻阻值变大,滑动变阻器R的阻值须变小,即向左移动滑片。
5.答案(1)C R1 大于 (2)9.0 通道2
解析 (1)滑动变阻器便于调节,故选择R1,题中待测电阻是大电阻,且其电阻值远大于滑动变阻器最大阻值,故电路应为分压式接法,电流表内接。故选C。
由欧姆定律可知
RN=
电路中因为电流表分压,导致电压表读数大于RN两端电压,故RN测量值大于真实值。
(2)质量为0.5kg的物体对RN的压力为
F=mg=5N
由图甲可知,此时RN=18.0kΩ,由闭合电路欧姆定律
E=U+IRN
且
R'=
联立解得
R'=9.0kΩ
由图甲可知,压力变小,RN阻值变大,故电路中电流变小,R'两端电压变小,小于2V,故物体进入通道2。
比较项
磁体M靠近干簧管
磁体M离开干簧管
实验现象