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    人教版高中物理(选修二)同步题型训练专题5.2 常见传感器的工作原理及应用(2份,原卷版+解析版)

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    高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 常见传感器的工作原理及应用练习

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    这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 常见传感器的工作原理及应用练习,文件包含人教版高中物理选修二同步题型训练专题52常见传感器的工作原理及应用原卷板docx、人教版高中物理选修二同步题型训练专题52常见传感器的工作原理及应用解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共74页, 欢迎下载使用。
    TOC \ "1-3" \t "正文,1" \h
    \l "_Tc1161" 【题型1 光敏电阻的应用】
    \l "_Tc25206" 【题型2 金属热电阻】
    \l "_Tc9103" 【题型3 热敏电阻的应用】
    \l "_Tc6522" 【题型4 联系实际】
    \l "_Tc10925" 【题型5 霍尔元件】
    \l "_Tc2094" 【题型6 位移传感器】
    \l "_Tc22177" 【题型7 温度传感器】
    \l "_Tc24590" 【题型8 电子秤】
    【题型1 光敏电阻的应用】
    【例1】为了节能和环保,一些公共场所用光控开关控制照明系统,光控开关可用光敏电阻控制,如图甲所示是某光敏电阻阻值随光的照度变化曲线,照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为:勒克斯(lx)。
    (1)如图乙所示,电源电动势为3 V,内阻不计,当控制开关两端电压上升至2 V时控制开关自动启动照明系统。要求当天色渐暗照度降至1.0(lx)时控制开关接通照明系统,则R1=________kΩ。
    (2)某同学为了测量光敏电阻在不同照度下的阻值,设计了如图丙所示的电路进行测量,电源(E=3 V,内阻未知),电阻箱(0~99 999 Ω)。实验时将电阻箱阻值置于最大,闭合S1,将S2与1相连,减小电阻箱阻值,使灵敏电流计的示数为I,图丁为实验时电阻箱的阻值,其读数为________ kΩ;然后将S2与2相连,调节电阻箱的阻值如图戊所示,此时电流表的示数恰好为I,则光敏电阻的阻值为________ kΩ(结果保留3位有效数字)。
    解析:(1)电阻R1和R0串联,有eq \f(U1,R1)=eq \f(U0,R0),U0=2 V,当照度1.0(lx)时,电阻R0=20 kΩ,则R1=10 kΩ。
    (2)题图丁的电阻为R2=62.5 kΩ,题图戊的电阻R2′=22.5 kΩ,本题采用等效法测电阻,前后两次电路中的电流相等,则电路中的电阻相等,则有R2=R0′+R2′,所以R0′=40 kΩ。
    答案:(1)10 (2)62.5 40.0
    【变式1-1】某同学为定性探究光敏电阻阻值随光照强度变化的关系,设计了如图(a)所示的电路。所用器材有:置于暗箱(图中虚线区域)中的光敏电阻RG、小灯泡和刻度尺;阻值为R的定值电阻;理想电压表;电动势为E、内阻为r的电源;开关S;导线若干。
    实验时,先按图(a)连接好电路,然后改变暗箱中光源到光敏电阻的距离d,记录电压表的示数U,获得多组数据如下表。
    回答下列问题:
    (1)光敏电阻阻值RG与电压表示数U的关系式为RG=________(用E、r、R、U表示);
    (2)在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给的第二组数据点,并作出U-d的非线性曲线:
    (3)依据实验结果可推断:光敏电阻的阻值随着光照强度的减小而________(填“增大”或“减小”);
    (4)该同学注意到智能手机有自动调节屏幕亮度的功能,光照强度大时屏幕变亮,反之变暗。他设想利用光敏电阻的特性,实现“有光照射光敏电阻时,小灯泡变亮;反之变暗”的功能,设计了如图(c)所示电路,则电路中________(填“R1”或“R2”)为光敏电阻,另一个为定值电阻。
    答案 (1)eq \f(E,U)R-R-r
    (2)见解析图
    (3)增大 (4)R2
    解析 由闭合电路欧姆定律得E=eq \f(U,R)(R+r+RG),
    得RG=eq \f(E,U)R-R-r。
    (2)作出第二组数据点,用平滑的曲线连起来。
    (3)由题知,当d增大,光照强度减小,U减小,由RG=eq \f(E,U)R-R-r可得RG增大。
    (4)若R1为光敏电阻,因为光照强度变大,R1电阻减小,由“串反并同”可知灯泡变暗;若R2为光敏电阻,光照强度变大,R2电阻减小,通过灯泡的电流增大,灯泡变亮,故R2为光敏电阻。
    【变式1-2】 一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ,当供电电压等于24 V时能正常工作,否则不产生臭氧。现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置,要求它在有光照时能产生臭氧,在黑暗时不产生臭氧,拟用一个光敏电阻R1对它进行控制,R1的阻值在有光照时为100 Ω,黑暗时为1 000 Ω,允许通过的最大电流为3 mA;电源E的电动势为36 V,内阻不计;另有一个滑动变阻器R2,阻值为0~100 Ω,允许通过的最大电流为0.4 A;还有一个开关S和导线若干。臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示。
    设计一个满足上述要求的电路图,图中各元件要标上字母代号,其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在虚线框内)。
    答案 如图所示
    解析 因滑动变阻器最大阻值100 Ω远小于臭氧发生器P的电阻10 kΩ,应该采用滑动变阻器的分压式接法,有光照时P能正常工作,无光照时P不工作。
    【变式1-3】电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度,将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9 V的电源上,光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示:
    [“光强”是表示光强弱程度的物理量,符号为I,单位为坎德拉(cd)]
    (1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的大小为__________ Ω。
    (2)其原理是光照增强,光敏电阻Rx阻值变小,施加于玻璃两端的电压降低,玻璃透明度下降,反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变,R0是定值电阻,则下列电路图中符合要求的是__________(填序号)。
    (3)现已知定值电阻R0为12 Ω,用电压表测得光敏电阻两端的电压为3 V,则此时光照强度为__________。
    答案 (1)4.5 (2)C (3)3 cd
    解析 (1)由表格中数据可知,光强和电阻值的乘积为18 cd·Ω,则光强为4 cd时,电阻值为4.5 Ω。
    (2)由题意知,玻璃的透明程度影响光强,光强变化导致电阻值变化,玻璃两端电压随之变化,分析可知C图符合要求。
    (3)电源电动势为9 V,当光敏电阻两端电压为3 V时,定值电阻R0两端电压为6 V,由欧姆定律得,I=eq \f(U,R0)=eq \f(6,12) A=0.5 A,光敏电阻阻值为Rx=eq \f(Ux,Rx)=eq \f(3,0.5) Ω=6 Ω,对应的光强为3 cd。
    【题型2 金属热电阻】
    【例2】用如图a所示的电路测量铂热敏电阻的阻值与温度的关系。
    (1)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移至________(选填“A”或“B”)端。
    (2)实验测得不同温度下的阻值,并绘得如图b的Rt-t关系图线,根据图线写出该热敏电阻的Rt-t关系式:Rt=______(Ω)。
    (3)铂的电阻对温度变化很灵敏,可以制成电阻温度计。请利用开关、导线、铂热敏电阻、图a中某一电表和图c所示的恒流源(调节旋钮时可以选择不同的输出电流,且输出电流不随外部条件的变化而变化),设计一个简易电阻温度计并在图d的虚线框内画出电路原理图。
    (4)结合图b的关系图线,选择恒流源的输出电流为0.15 A,当选用的电表达到满偏时,电阻温度计所测温度为________℃。如果要提高该温度计所能测量的最高温度值,请提出一种可行的方法:_________________________________________________________________
    ________________________________________________________________________。
    解析:(1)开关闭合前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,故滑片应移至B端。
    (2)由图像可知,铂丝电阻Rt的阻值与温度的关系式:Rt=50+t(Ω)。
    (3)直流恒流电源正常工作时,其输出电流不随外部条件的变化而变化,并且可读出其大小,电压表并联在铂丝电阻Rt的两端,如图所示。
    (4)恒流源的输出电流为0.15 A,所以当电压表示数最大时,即Rt两端的电压U=15 V时,铂丝电阻Rt的阻值最大,由b图中所画的Rt-t图像可知,此时温度计所能测量的温度最高;由I=eq \f(U,R)得铂丝电阻Rt的阻值为:Rt′=eq \f(15,0.15) Ω=100 Ω,则温度计所能测量的最高温度为:t=Rt-50=50 ℃。如图所示要提高该温度计所能测量的最高温度值,应使铂丝电阻Rt的阻值增大,电压表的最大量程已确定,由欧姆定律U=IR知,可以将恒流源的输出电流调小。
    答案:(1)B (2)50+t (3)见解析图 (4)50 将恒流源的输出电流调小
    【变式2-1】如图甲表示某电阻R随摄氏温度t变化的关系,图中R0表示0 ℃时的电阻,K表示图线的斜率。若用该电阻与电池(E,r)、电流表Rg、变阻器R′串连起来,连接成如图乙所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,于是就得到了一个简单的“电阻测温计”。
    (1)实际使用时要把电流表的刻度值改为相应的温度刻度值,若温度t1<t2,则t1的刻度应在t2的________侧(填“左”或“右”)。
    (2)在标识“电阻测温计”的温度刻度时,需要弄清所测温度和电流的对应关系。请用E、R0、K等物理量表示所测温度t与电流I的关系式:t=_____________________________。
    (3)由(2)知,计算温度和电流的对应关系,需要测量电流表的内阻(约为200 Ω)。已知实验室有下列器材:A. 电阻箱(0~99.99 Ω);B. 电阻箱(0~999.9 Ω);C. 滑动变阻器(0~20 Ω);D. 滑动变阻器(0~20 kΩ)。此外,还有电动势合适的电源、开关、导线等。
    请在方框内设计一个用“半偏法”测电流表内阻Rg的电路;
    在这个实验电路中,电阻箱应选________;滑动变阻器应选________。(只填代码)
    解析:(1)由题图甲可知,金属温度升高电阻增大,电流计电流减小,可知t1刻度应在t2的右侧。
    (2)由闭合电路欧姆定律知
    E=I(R+R′+Rg+r)
    由甲图知:R=R0+Kt
    解得:t=eq \f(E,KI)-eq \f(1,K)(Rg+r+R′+R0)。
    (3)采用半偏法测电阻时,电阻箱的最大阻值应该大于电流表的内阻,同时滑动变阻器应该选择阻值较大的,故电阻箱选择B,滑动变阻器选择D。电路图如图所示。
    答案:(1)右 (2)t=eq \f(E,KI)-eq \f(1,K)(Rg+r+R′+R0) (3)电路图见解析 B D
    【变式2-2】某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性.现有器材:直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等.
    (1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请你在实物图上连线.
    (2)实验的主要步骤:
    ①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电流值;
    ②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,________,________,断开开关;
    ③重复第②步操作若干次,测得多组数据.
    (3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得下图所示的R-t关系图线,请根据图线写出该热敏电阻的R-t关系式:R=________+________t(Ω).
    答案 (1)如图所示
    (2)②读取温度计示数 读取电压表示数 (3)100 0.4
    解析 (3)由R-t图线可知,当t1=10 ℃时,R1=104 Ω,当t2=60 ℃时,R2=124 Ω,R-t图线的斜率为eq \f(R2-R1,t2-t1)=0.4 Ω/℃;将图线延长,图线过原点,说明t=0 ℃时的电阻为100 Ω,故R-t关系式为R=100+0.4t (Ω).
    【变式2-3】温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性工作的.如图甲所示,电源的电动势E=9.0 V,内阻不计;G为灵敏电流计,内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其电阻值与温度的变化关系如图乙所示,闭合开关S,当R的温度等于20 ℃时,电流表示数I1=2 mA;电流表的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻的温度是________ ℃.
    答案 120
    解析 E=I(R+Rg)代入I1=2 mA得Rg=0.5 kΩ
    代入I2=3.6 mA得R=2 kΩ
    读图可得温度为120 ℃.
    【题型3 热敏电阻的应用】
    【例3】由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统,要求热敏电阻温度升高至50 ℃时,系统开始自动报警。所用器材有:直流电源E(36 V,内阻不计);电流表(量程 250 mA,内阻约0.1 Ω);电压表(量程50 V,内阻约 1 MΩ);热敏电阻RT;报警器(内阻很小,流过的电流超过10 mA时就会报警,超过30 mA时就会损伤);滑动变阻器R1(最大阻值4 000 Ω);电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω);单刀单掷开关S1;单刀双掷开关S2;导线若干。
    (1)用图(a)所示电路测量热敏电阻R1的阻值,当温度为27 ℃时,电压表读数为30.0 V,电流表读数为 15.0 mA;当温度为50 ℃时,调节R1,使电压表读数仍为30.0 V,电流表指针位置如图(b)所示。温度为50 ℃时,热敏电阻的阻值为______Ω,从实验原理上看,该方法测得的阻值比真实值略微________(填“偏大”或“偏小”)。如果热敏电阻阻值随温度升高而变大,则其为正温度系数热敏电阻,反之为负温度系数热敏电阻。基于以上实验数据可知,该热敏电阻RT为________(填“正”或“负”)温度系数热敏电阻。
    (2)某同学搭建一套基于该热敏电阻的火灾报警系统,实物图连线如图(c)所示,其中有一个器件的导线连接有误,该器件为__________________(填器件名称)。正确连接后,先使用电阻箱R2进行调试,其阻值设置为________Ω,滑动变阻器R1阻值从最大逐渐减小,直至报警器开始报警,此时滑动变阻器R1连入电路的阻值为________Ω。调试完毕后,再利用单刀双掷开关S2的选择性开关功能,把热敏电阻RT接入电路,可方便实现调试系统和工作系统的切换。
    解析:(1)由图(b)可知,电流表的示数为50 mA,则此时热敏电阻的阻值为RT=eq \f(U1,I1)=600 Ω,该方法所测电流值为真实电流值,所测电压值为热敏电阻和电流表两端的总电压,故根据R=eq \f(U,I),可知此时所测电阻值偏大;在相同电压下,温度越高,通过电流越大,说明热敏电阻的阻值随温度的升高而降低,故RT为负温度系数热敏电阻。
    (2)滑动变阻器R1的导线连接有误,两根导线都连接在上端,无法起到改变接入电阻阻值的作用,应一上一下连接;先使用电阻箱R2进行调试,其阻值应设置为 50 ℃时RT的电阻值,即600 Ω;此时要求刚好在50 ℃时自动报警,则通过电路的电流为10 mA,报警器和电流表的电阻很小,可忽略不计,可得此时滑动变阻器的阻值为R1=eq \f(U,I)-RT=3 000 Ω。
    答案:(1)600 偏大 负 (2)滑动变阻器R1 600 3 000
    【变式3-1】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60 ℃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Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9 Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω),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U约为18 V,Ic约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA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60 ℃时阻值为650.0 Ω。
    (1)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“R1”或“R2”)。
    (3)按照下列步骤调节此报警系统:
    ①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________Ω;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____________
    ________________________________________________________________________。
    ②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。
    解析:(1)电路图连接如图所示。
    (2)报警器开始报警时,对整个回路有U=Ic(R滑+R热),代入数据可得R滑≈1 150.0 Ω,因此滑动变阻器应选择R2。
    (3)①在调节过程中,电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用,电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值,即为650.0 Ω。滑动变阻器在电路中为限流接法,滑片应置于b端附近,若置于另一端a时,闭合开关,则电路中的电流I=eq \f(18,650.0) A≈27.7 mA,超过报警器最大电流20 mA,报警器可能损坏。②开关应先向c端闭合,移动滑动变阻器的滑片,直至报警器开始报警为止。
    答案:(1)见解析图 (2)R2 (3)①650.0 b 接通电源后,流过报警器的电流会超过20 mA,报警器可能损坏 ②c 报警器开始报警
    【变式3-2】已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆,某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材:电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100 Ω)。
    (1)在虚线框中所给的器材符号之间画出连线,组成测量电路图。
    (2)实验时,将热敏电阻置于温度控制室中,记录不同温度下电压表和毫安表的示数,计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA,则此时热敏电阻的阻值为________kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示。
    (3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下,测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图(a)求得,此时室温为________℃(保留3位有效数字)。
    (4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器,其电路的一部分如图(b)所示。图中,E为直流电源(电动势为10 V,内阻可忽略);当图中的输出电压达到或超过6.0 V时,便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃,则图中________(填“R1”或“R2”)应使用热敏电阻,另一固定电阻的阻值应为________kΩ(保留2位有效数字)。
    答案 (1)如解析图所示 (2)1.8 (3)25.5
    (4)R1 1.2
    解析 (1)由于滑动变阻器的最大阻值比待测电阻的阻值小得多,因此滑动变阻器应用分压式接法,由于电压表可视为理想电表,则电流表应用外接法,电路图如图所示。
    (2)由欧姆定律得R=eq \f(U,I)=eq \f(5.5,3.0×10-3) Ω=1.8×103Ω=1.8 kΩ。
    (3)由题图(a)可直接读出热敏电阻的阻值为2.2 kΩ时,室温为25.5 ℃。
    (4)由题意可知随温度的升高R2两端的输出电压应增大,又由串联电路的特点可知,R1的阻值应减小或R2的阻值应增大,而热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,因此R1应为热敏电阻;当环境温度为50 ℃时,热敏电阻的阻值为0.8 kΩ,则由串联电路的特点有eq \f(E,R1+R2)=eq \f(U2,R2),解得R2=1.2 kΩ。
    【变式3-3】由半导体材料制成的热敏电阻阻值是温度的函数。基于热敏电阻对温度敏感原理制作一个火灾报警系统,要求热敏电阻温度升高至50 ℃时,系统开始自动报警。所用器材有:
    直流电源E(36 V,内阻不计);
    电流表(量程250 mA,内阻约0.1 Ω);
    电压表(量程50 V,内阻约1 MΩ);
    热敏电阻RT;
    报警器(内阻很小,流过的电流超过10 mA时就会报警,超过30 mA时就会损伤);
    滑动变阻器R1(最大阻值4 000 Ω);
    电阻箱R2(最大阻值9 999.9 Ω);
    单刀单掷开关S1;
    单刀双掷开关S2;
    导线若干。
    (1)用图a所示电路测量热敏电阻RT的阻值。当温度为27 ℃时,电压表读数为30.0 V,电流表读数为15.0 mA;当温度为50 ℃时,调节R1,使电压表读数仍为30.0 V,电流表指针位置如图b所示。
    温度为50 ℃时,热敏电阻的阻值为________ Ω。从实验原理上看,该方法测得的阻值比真实值略微________(填“偏大”或“偏小”)。如果热敏电阻阻值随温度升高而变大,则其为正温度系数热敏电阻,反之为负温度系数热敏电阻。基于以上实验数据可知,该热敏电阻RT为________(填“正”或“负”)温度系数热敏电阻。
    (2)某同学搭建一套基于该热敏电阻的火灾报警系统,实物图连线如图c所示,其中有一个器件的导线连接有误,该器件为________(填器件名称)。正确连接后,先使用电阻箱R2进行调试,其阻值设置为________Ω,滑动变阻器R1阻值从最大逐渐减小,直至报警器开始报警,此时滑动变阻器R1连入电路的阻值为________ Ω。调试完毕后,再利用单刀双掷开关S2的选择性开关功能,把热敏电阻RT接入电路,可方便实现调试系统和工作系统的切换。
    c
    答案 (1)600 偏大 负 (2)R1 600 3 000
    解析 (1)温度为50 ℃时,由图b可知,电流表示数为50 mA,根据欧姆定律可得,热敏电阻的阻值RT=eq \f(U,I)=eq \f(30.0,50×10-3) Ω=600 Ω;由于电流表内接,导致测量值比真实值略微偏大;根据欧姆定律可知,在温度为27 ℃时,热敏电阻的阻值为2 000Ω,说明该热敏电阻为负温度系数热敏电阻。
    (2)由图c可知,滑动变阻器R1接入电路用了上边两个接线柱,无法起到变阻器的作用;为了保证在50 ℃时报警器刚好能够报警,设置电阻箱R3的阻值为600 Ω;报警时的总电阻为R总=eq \f(E,I′)=eq \f(36,10×10-3) Ω=3 600 Ω,此时滑动变阻器连入电路的阻值为R1=3 600 Ω-600 Ω=3 000 Ω。
    【题型4 联系实际】
    【例4】电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器,压电薄膜在受压时两端产生电压,电压随压力变化而变化,压力越大电压越大,压力不变,电压一定。压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路。红灯亮时,如果汽车的前、后轮先后经过感应线,回路中会产生两个脉冲电流,如图乙所示,即视为“闯红灯”,电子眼自动拍照记录。则红灯亮时( )
    A.车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流
    B.车轮经过感应线的过程中,电容器先放电后充电
    C.车轮经过感应线的过程中,电阻R上的电流一直增大
    D.汽车前轮刚越过感应线,又倒回到线内,会被电子眼拍照
    答案:D
    解析:汽车停在感应线上时,汽车对压电薄膜的压力不变,电压恒定,电路中没有电流,A错误;车轮经过感应线时,电容器先充电后放电,电流不会一直增大, BC错误;汽车前轮两次经过感应线,产生两个脉冲电流,所以会被电子眼拍照,D正确。故选D。
    【变式4-1】(多选)如图是苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果,按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。为压力传感器。为可调电阻,两端电压越大,电磁铁对分栋开关的衔铁吸引越强( )
    A.压力越大越大 B.压力越大越小
    C.调节的大小可以起到保护电路的作用 D.调节的大小可以改变苹果筛选的标准
    【答案】BD
    【解析】压力越大,若越小,则总电阻越小,总电流越大,故两端电压越大,则电磁铁对分栋开关的衔铁吸引越强,所以大苹果从下面的轨道通过,小苹果从上面轨道通过,可以起到自动分拣大小苹果的效果,反之则不能,故A错误,B正确;通过调节的大小,可以改变的两端的电压,则可以改变电磁铁对分栋开关的衔铁吸引力的强弱,从而改变苹果筛选的标准,故C错误,D正确。
    【变式4-2】图示是利用LDR(光敏电阻,其阻值随光照强度的增加而减小)传感器和灯泡(始终正常发光)制成的一种简易水污染指示器(未将闭合电路全部画出),把手上的显示器显示的数据大表示流过LDR的电流较小,可以用来监测河水的污染情况,下列说法中正确的是( )
    A.河水严重污染时,显示器数据大
    B.河水严重污染时,显示器数据小
    C.无论污染程度如何,光敏电阻的阻值都恒定
    D.该仪器不会受到白天光照的影响
    【答案】A
    【解析】河水严重污染时,透过污水照到LDR的光线较少,则LDR的电阻较大,电流较小,则显示器数据较大,故A正确,BC错误;因为显示器的示数与光照有关,所以会受到白天光照的影响,故D错误。
    【变式4-3】笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作;当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态。如图所示,一块长为a,宽为b,厚度为d的矩形霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,元件中通有大小为I、方向向右的电流,电子定向移动速度大小为v,单位体积内的自由电子数为n。当显示屏闭合时元件处于垂直于上下表面向上、大小为B的匀强磁场中,则前后表面间会产生霍尔电压U,以此控制屏幕的熄灭。则( )
    A.前表面的电势比后表面的高
    B.霍尔电压U与v无关
    C.霍尔电压
    D.电子所受洛伦兹力的大小为
    答案:C
    【题型5 霍尔元件】
    【例5】霍尔元件是一种磁传感器,是实际生活中的重要元件之一.如图所示为长度一定的霍尔元件,在该元件中通有方向从E到F的恒定电流I,在空间加一竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B,霍尔元件中的载流子为负电荷.则下列说法正确的是( )
    A.该元件能把电学量转化为磁学量
    B.左表面的电势高于右表面
    C.如果用该元件测赤道处的磁场,应保持元件上表面呈水平状态
    D.如果霍尔元件中的电流大小不变,则左、右表面的电势差与磁场的磁感应强度成正比
    答案:D
    解析:霍尔元件是把磁学量转换为电学量,A错误;由于霍尔元件中的载流子为负电荷,则负电荷的运动方向由F到E,由左手定则可知负电荷向左表面偏转,则右表面的电势高,B错误;如果用该元件测赤道处的磁场,由于地磁场与水平面平行,因此如果霍尔元件的上表面保持水平,则无电压产生,C错误;根据qvB=qeq \f(U,d)得,U=Bdv,又I=nqSv,联立解得U=eq \f(IBd,nqS),可知保持电流不变,则左、右表面的电势差与磁感应强度成正比,D正确.
    【变式5-1】磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器.如图所示,将探头放在磁场中,可以很方便的测量磁场的强弱和方向.探头可能是( )
    A.感应线圈B.热敏电阻C.霍尔元件D.干簧管
    【答案】C
    【解析】将探头放在磁场中,可以很方便的测量磁场的强弱和方向,将磁信号转变为电信号,所以探头可能是霍尔元件。
    【变式5-2】(多选)如图所示,载流子为电子的霍尔元件样品置于磁场中,表面与磁场方向垂直,图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关S1、S2闭合后,三个电表都有明显示数,下列说法正确的是( )
    A.通过霍尔元件的磁场方向向下B.接线端2的电势低于接线端4的电势
    C.同时将电源E1、E2反向,电压表的示数将不变D.若减小R1、增大R2,则电压表示数一定增大
    【答案】ABC
    【解析】由安培定则可判断出左侧线圈产生的磁场方向向上,经铁芯后在霍尔元件处的磁场方向向下,A正确;通过霍尔元件的磁场方向向下,由左手定则可知,霍尔元件中载流子受到的磁场力向右,载流子偏向接线端2,载流子为电子,则接线端2的电势低于接线端4的电势,B正确;仅将电源E1、E2反向接入电路,磁场反向,电流反向,霍尔元件中载流子受到的磁场力不变,电压表的示数不变,C正确;若减小R1,电流产生的磁场增强,通过霍尔元件的磁场增强,增大R2,流过霍尔元件的电流减弱,霍尔元件产生的电压
    可能减小,电压表示数可能减小,D错误。
    【变式5-3】(多选)所谓霍尔效应,是指磁场作用于载流金属导体时,产生横向电势差的物理现象。如图所示为霍尔元件的工作原理图,在磁场作用下,导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转,最终在如图所示前后方向上出现电势差,即为霍尔电压,其表达式为,其中k为常数,d为霍尔元件沿磁场方向的厚度。自行车速度计就是利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率的。在自行车前轮上安装一块磁铁,车轮每转一圈,这块磁铁就靠近传感器一次,传感器会输出一个脉冲电压。下列说法正确的是( )
    A.金属导体中有正电荷向左定向移动
    B.霍尔电压与运动电荷所受的洛伦兹力有关
    C.若自行车的车速越大,则霍尔电压越高
    D.根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可求得车速大小
    【答案】BD
    【解析】金属导体中的载流子为自由电子,带负电,定向移动方向与电流方向相反,正电荷不做定向运动,故A错误;霍尔效应是指将载流导体放在匀强磁场中,当磁场方向与电流方向垂直时,运动电荷在洛伦兹力作用下发生偏转,从而导致在与磁场、电流垂直的方向上形成电势差,所以霍尔电压与运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力有关,故B正确;由电流的微观计算式(n是单位体积内的自由电子数,e是单个自由电子所带的电荷量,S是导体垂直于电流方向的横截面积,v是自由电子定向移动的速度),可得此表达式说明霍尔电压与车速无关,且k为与材料有关的常数,故C错误;根据单位时间内的脉冲数,可求得车轮转动周期,从而求得车轮的角速度,最后由线速度公式,结合车轮半径,即可求得车速大小,故D正确。故选BD。
    【题型6 位移传感器】
    【例6】(多选)传感器可将非电学量转化为电学量,起自动控制作用,如计算机鼠标中有位移传感器,电饭煲中有温度传感器,电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器……,演示位移传感器的工作原理如图所示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的滑动触头滑动,通过电压表显示的数据,来反映物体位移的大小,假设电压表是理想的,则下列说法正确的是( )
    A.物体M运动时,电源内的电流会发生变化
    B.物体M运动时,电压表的示数会发生变化
    C.物体M不动时,电路中没有电流
    D.物体M向x正方向运动,电压表示数增大
    答案:BD
    解析:回路中的电流等于电动势除以整个回路的阻值,不会随着M的运动而变化,A错误,C错误;物体M运动时,电压表所测量的阻值发生变化,则电压表的示数会发生变化。当物体M向x正方向运动,电压表所测量的阻值变大,电压表示数增大。B正确,D正确。故选BD。
    【变式6-1】霍尔式位移传感器的测量原理如图所示,有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场,磁感应强度B=B0+kz(B0、k均为常数,且k>0)。将霍尔元件固定在物体上,保持通过霍尔元件的电流I不变(方向如图所示),当物体沿z轴正方向平移时,由于位置不同,霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则( )
    A.磁感应强度B越大,霍尔元件的前、后表面的电势差U越大
    B.k越大,传感器灵敏度()越高
    C.若图中霍尔元件是电子导电,则下表面电势高
    D.电流越大,霍尔元件的上、下表面的电势差U越小
    答案:B
    解析:根据左手定则可知,电荷将在洛伦兹力的作用下向上下偏转,因此上下表面之间存在电势差,前、后表面不存在电势差,A错误;设霍尔元件长、宽、高分别为a、b、c,达到平衡时
    又整理的①可知电流越大,霍尔元件的上、下表面的电势差U越大有①式可得
    从而因此k越大,传感器灵敏度()越高,B正确,D错误;由于电子运动的方向与电流方向相反,根据左手定则可知,电子向下偏转,上表面电势高,C错误。故选B。
    【变式6-2】(多选)传感器是智能社会的基础元件。如图为电容式位移传感器的示意图,观测电容C的变化即可知道物体位移x的变化,表示该传感器的灵敏度。电容器极板和电介质板长度均为L,测量范围为,下列说法正确的是( )

    A.电容器的电容变大,物体向方向运动
    B.电容器的电容变大,物体向方向运动
    C.电介质的介电常数越大,传感器灵敏度越高
    D.电容器的板间电压越大,传感器灵敏度越高
    答案:AC
    解析:根据电容决定式可知,电容器的电容变大,说明电容器极板间的电介质板长度增加,则物体沿方向运动,故A正确,B错误;电介质的介电常数,越大,电介质板移动相同的位移,电容的变化量越大,传感器灵敏度越高,故C正确;电容器的板间电压变化,电容不发生变化,则传感器灵敏度不变,故D错误。故选AC。
    【变式6-3】计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器.电容的计算公式是,其中常量=9.0×10-12F·m-1,S表示两金属片的正对面积,d表示两金属片间的距离.当某一键被按下时,d发生改变,引起电容器的电容发生改变,从而给电子线路发出相应的信号.
    已知两金属片的正对面积为50 mm2,键未被按下时,两金属片间的距离为0.60 mm.只要电容变化达0.25 pF,电子线路就能发出相应的信号.那么为使按键得到反应,至少需要按下多大距离?
    答案:0.15mm
    【解析】由题中给出的电容计算公式C=ε及相关数据,解得键未按下时的电容C1=0.75 pF,
    由=得,=,又C2=1.00 pF,解得Δd=0.15 mm.
    【题型7 温度传感器】
    【例7】如图所示,图甲为热敏电阻的R-t图象,图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸合.为继电器线圈供电的电池的电动势E=9.0 V,内阻不计.图中的“电源”是恒温箱加热器的电源.
    (1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B端”或“C、D端”).
    (2)如果要使恒温箱内的温度保持在50 ℃,可变电阻R′的阻值应调节为________Ω.
    答案 (1)A、B端 (2)260
    解析 恒温箱内的加热器应接在A、B端.当线圈中的电流较小时,继电器的衔铁在上方,恒温箱的加热器处于工作状态,恒温箱内温度升高.
    随着恒温箱内温度升高,热敏电阻R的阻值变小,则线圈中的电流变大,当线圈的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸到下方来,则恒温箱加热器与电源断开,加热器停止工作,恒温箱内温度降低.随着恒温箱内温度降低,热敏电阻R的阻值变大,则线圈中的电流变小,当线圈的电流小于20 mA时,继电器的衔铁又被释放到上方,则恒温箱加热器又开始工作,这样就可以使恒温箱内保持在某一温度.要使恒温箱内的温度保持在50 °C,即50 °C时线圈内的电流为20 mA.由闭合电路欧姆定律I=eq \f(E,r+R+R′),r为继电器的电阻.由题图甲可知,50 °C时热敏电阻的阻值为90 Ω,所以R′=eq \f(E,I)-(r+R)=260 Ω.
    【变式7-1】如图是电饭锅的结构示意图。电饭锅中的感温铁氧体在常温下具有铁磁性,能被磁体吸引,当温度上升到约103℃(称为感温铁氧体的“居里点”)时,就会失去铁磁性,不能被磁体吸引,在电饭锅工作过程中,下列说法错误的是( )
    A.煮饭时手压开关按钮,永磁体与感温铁氧体相吸同时接通电路
    B.当锅底水分刚好被大米全部吸收时,电饭锅立即自动断电
    C.当感温铁氧体的温度达到“居里点”时,电饭锅自动断电
    D.若用电饭锅烧水至沸腾时,感温铁氧体与永磁体仍吸在一起
    【答案】B
    【解析】由电路图可看出煮饭时手压开关按钮,永磁体与感温铁氧体相吸,触电相连接,同时接通电路,A正确,不符合题意;在1标准大气压下水的沸点是100°C,即水在沸腾后温度为100°C,则当锅底水分刚好被大米全部吸收时温度还是100°C,没有达到感温铁氧体的“居里点”,感温铁氧体不会失去铁磁性,则感温铁氧体与永磁体仍吸在一起,电饭锅不会立即自动断电,B错误,符合题意;当感温铁氧体的温度达到“居里点”时,感温铁氧体失去铁磁性,则弹簧将感温铁氧体与永磁体弹开,电饭锅立即自动断电,C正确,不符合题意;
    在1标准大气压下水的沸点是100°C,即水在沸腾后温度为100°C,此时继续吸热,温度不会升高,没有达到感温铁氧体的“居里点”,感温铁氧体不会失去铁磁性,则感温铁氧体与永磁体仍吸在一起,D正确,不符合题意。
    【变式7-2】利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器,一般体积很小,可以用来测量很小范围内的温度变化,反应快,而且精确度高.
    (1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路,其他因素不变,只要热敏电阻所处区域的温度降低,电路中电流将变________(填“大”或“小”).
    (2)上述电路中,我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度,就能直接显示出热敏电阻附近的温度.如果刻度盘正中的温度为20 °C(如图甲所示),则25 °C的刻度应在20 °C的刻度的________(填“左”或“右”)侧.
    (3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化,请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路.
    答案 (1)小 (2)右 (3)见解析图
    解析 (1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时,电阻增大,故电路中电流会减小.
    (2)由(1)的分析知,温度越高,电流越大,25 °C的刻度应对应较大电流,故在20 °C的刻度的右侧.
    (3)电路如图所示.
    【变式7-3】(多选)如图所示是自动调温式电熨斗,下列说法调温旋钮绝缘支架正确的是( )
    A.常温时上下触点是断开的
    B.双金属片温度升高时,上金属片形变较大,双金属片将向下弯曲
    C.原来温度控制在80℃断开电源,现要求60℃断开电源,应使调温旋钮下移一些
    D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态,应使调温旋钮下移一些
    【答案】BD
    【解析】常温时,通电电热丝能发热,所以上、下触点是接触的,A错误;双金属片上下金属片的膨胀系数不同,温度升高时,上层形变大,双金属片向下发生弯曲,使电路断开,B正确;原来温度.上升到80℃时断开电源,现在要求60℃时断开电源,弹性铜片与触点接触面积要减小,即使调温旋钮上调一些,C错误;由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态,温度要高一点,由C的分析可知,使调温旋钮下移一些,D正确。
    【题型8 电子秤】
    【例8】如图甲所示是蔬菜采购商用来称重的电子吊秤,其中实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是:挂钩上挂上重物,传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变,拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化,再经过相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流)的变化,从而完成将物体重量信号变换为电信号的过程。
    (1)简述拉力敏感电阻丝的阻值随拉力变化的原因
    ________________________________________________________________________
    ________________________________________________________________________。
    (2)小明找到一根拉力敏感电阻丝RL,其阻值随拉力变化的图像如图乙所示,再按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E约为15 V,内阻约为2 Ω;灵敏毫安表量程为10 mA,内阻约为5 Ω;R是电阻箱,最大阻值是9 999 Ω;RL接在A、B两接线柱上,通过光滑绝缘滑环可将重物吊起,接通电路完成下列操作。
    a.滑环下不吊重物时,调节电阻箱,当电流表为某一合适示数I时,读出电阻箱的读数R1;
    b.滑环下吊上待测重物,测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ;
    c.调节电阻箱,使____________________,读出此时电阻箱的读数R2;
    d.算得图乙直线的斜率k和截距b,则待测重物的重力G的表达式为G=________(用以上测得的物理量表示),测得θ=53°(sin 53°=0.8,cs 53°=0.6),R1、R2分别为1 052 Ω和1 030 Ω,结合乙图信息,可得待测重物的重力G=________N(结果保留三位有效数字)。
    (3)针对小明的设计方案,为了提高测量重量的精度,你认为下列措施可行的是________。
    A.将毫安表换成量程不同,内阻更小的毫安表
    B.将毫安表换成量程为10 μA的微安表
    C.将电阻箱换成精度更高的电阻箱
    D.适当增大A、B接线柱之间的距离
    解析:(1)根据电阻定律有:R=ρeq \f(L,S),当拉力敏感电阻丝随拉力增大被拉长时,由于电阻丝的长度增大,则电阻丝的横截面积减小,所以电阻丝的电阻阻值将增大。
    (2)根据实验的电路图可知,电路中没有电压表,不能使用伏安法测量电阻阻值的变化,但电路中的电阻箱可以控制电流的变化,若电路中的电流值不变,则电路中的总电阻阻值也不变,所以在步骤c中,可以调节电阻箱,使电流表的示数仍为I,读出此时电阻箱的读数R2;开始时滑环下不吊重物,则有:I=eq \f(E,r+b+R1),当挂重力为G的重物后,取AB的中点处的节点为研究对象,则此处受到三个力的作用,两个斜向上的拉力大小相等,与竖直方向之间的夹角也相等,则在竖直方向上:G=2Fcs θ,在图乙中,设斜线的斜率为k,截距为b,可得:I=eq \f(E,r+kF+b+R2),联立可得:G=eq \f(2R1-R2cs θ,k),由图乙可知:k=eq \f(ΔR,ΔF)=0.2 Ω/N,当θ=53°时,R1、R2分别为1 052 Ω和1 030 Ω,代入数据得:G=132 N。
    (3)由表达式G=eq \f(2R1-R2cs θ,k)可知,重物的重力与电流表的量程无关,改变电流表的量程与精度,不能提高实验的精确度,故A、B错误;由表达式G=eq \f(2R1-R2cs θ,k)可知,电阻箱的精度越高,则电阻箱的读数精度越高,则G的测量值的精度越高,故C正确;由表达式G=eq \f(2R1-R2cs θ,k)可知,重力的大小的测量值与电阻丝和竖直方向的夹角有关,根据余弦的表达式可知,夹角越大,则测量值的精确度越高,所以适当增大AB之间的距离,也可以提高测量值的精确度,故D正确。
    答案:(1)见解析 (2)c.电流表的示数仍为I d.eq \f(2R1-R2cs θ,k) 132 (3)CD
    【变式8-1】材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”,利用这种效应可以测量压力大小。若图甲为某压敏电阻在室温下的电阻—压力特性曲线,其中RF、R0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值。为了测量压力F,需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值RF。请按要求完成下列实验。
    (1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路,在图乙的虚线框中画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出,待测压力大小约为0.4×102~0.8×102 N,不考虑压力对电路其他部分的影响),要求误差较小,提供的器材如下:
    A.压敏电阻,无压力时阻值R0=6 000 Ω
    B.滑动变阻器R,全电阻阻值约200 Ω
    C.电流表A,量程2.5 mA,内阻约30 Ω
    D.电压表V,量程3 V,内阻约3 kΩ
    E.直流电源E,电动势3 V,内阻很小
    F.开关S,导线若干
    (2)正确接线后,将压敏电阻置于待测压力下,通过压敏电阻的电流是1.33 mA,电压表的示数如图丙所示,则电压表的读数为______ V。
    (3)此时压敏电阻的阻值为________ Ω;结合图甲可知待测压力的大小F=________ N。(计算结果均保留两位有效数字)
    解析:(1)根据题述对实验电路的要求,应该采用分压式接法、电流表内接的电路,原理图如图所示。
    (2)根据电压表读数规则,电压表读数为2.00 V。
    (3)由欧姆定律,此时压敏电阻的阻值为RF=eq \f(U,I)-RA≈1.5×103 Ω,eq \f(R0,RF)=4,由题图甲可知,对应的待测压力F=60 N。
    答案:(1)见解析图 (2)2.00 (3)1.5×103 60
    【变式8-2】有一种测量人体重的电子秤,其原理图如图中的虚线所示.它主要由三部分构成:踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表(其实质是电流表).其中AO∶BO=5∶1.已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示:
    设踏板的杠杆组件的质量不计,接通电源后,压力传感器两端电压恒为4.68 V,则:
    (1)利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式;
    (2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处?
    (3)如果某人站在踏板上,电流表刻度盘示数为20 mA,这个人的体重是多少?(取g=10 N/kg)
    答案 (1)R=300-0.6F (2)15.6 mA (3)55 kg
    解析 (1)由表中数据可归纳得出:R=300-0.6F.
    (2)依题意可知,电子秤空载时压力传感器受到的压力为零,电阻R1=300 Ω,电路中的电流为I1=eq \f(U,R1)=eq \f(4.68,300) A=15.6 mA,所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6 mA处.
    (3)当电流表刻度盘的读数为I2=20 mA时,压力传感器的电阻R2=eq \f(U,I2)=eq \f(4.68,20×10-3) Ω=234 Ω,
    由R=300-0.6F,解得F2=110 N.
    再由F2·AO=G·BO,可得G=550 N.
    故人的体重为m=eq \f(G,g)=55 kg.
    【变式8-3】某同学在研究性学习活动中自制电子秤,原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量,托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计,滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时,滑片恰好指在变阻器的最上端,此时电压表示数为0;当电压示数为时,电子称量物体质量为m,设变阻器总电阻R,电源电动势为E,电源内阻r可忽略不计,限流电阻阻值为R0,且R=R0,不计一切摩擦和其他阻力( )
    A.当电压示数为时电子秤称量物体质量为2m
    B.当电压示数为时电子秤测量物体质量为3m
    C.该电子秤可称量物体的最大质量为4m
    D.该电子秤电压表各刻度对应的质量是均匀的
    【答案】B
    【解析】当电压示数为时,则
    解得
    变阻器总电阻R=R0,设滑动变阻器R总长为L,则弹簧被压缩 则
    当电压示数为时,则
    解得
    则弹簧被压缩L,则
    则 m′=3m
    选项A错误,B正确;
    由以上分析可知,该电子秤可称量物体的最大质量为3m,选项C错误;
    因电压表读数

    (x为滑动片以上部分的长度)且

    可知m与U并非线性关系,则该电子秤电压表各刻度对应的质量不是均匀的,选项D错误。
    d/cm
    8.50
    10.00
    12.00
    13.50
    15.00
    17.00
    18.50
    20.00
    22.00
    23.50
    25.00
    U/mV
    271.0
    220.0
    180.0
    156.7
    144.9
    114.0
    94.8
    89.5
    78.6
    72.5
    65.0
    光强I/cd
    1
    2
    3
    4
    5
    电阻值/Ω
    18
    9
    6
    3.6
    压力F/N
    0
    50
    100
    150
    200
    250
    300

    电阻R/Ω
    300
    270
    240
    210
    180
    150
    120

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