初中物理传感器的问题

1、一、温度传感器实例一：1 （2008连云港中考试题）研究表明，有些金属电阻的 阻值会随温度的变化而变化，物理学中利用这类金属的特性可以制成金属电阻温度计，它可以用来测量很高的温度，其 原理如图所示。图中电流表量程为 015mA （不计其电阻） 电源的电压恒为3V , RZ为滑动变阻器，金属电阻作为温度 计的测温探头，在t 0C时其阻值Rt随温度t的变化关系为 Rt=100+0.5t （单位为） o（1）若要把Rt放入温度为0C处 进行测量，使电流表恰好达到满量程电 流15mA ,则这时滑动变阻器 R'接入电 路的阻值为多大？（2） 保持（1）中滑动变阻器 R'接入电路的阻值不

2、变，当把测温探头Rt放到某待测温度处，电流表的示数恰为 10mA，则此时Rt的阻值为多大？对应的温度为多高？（3） 保持（1）中滑动变阻器 R'接入电路的阻值不 变，当被测温度为 600 C时，电路消耗的电功率为多大？（4）若把电流表的电流刻度盘换为对应的温度刻度 盘，则温度刻度的特点是什么？2 (2008年福建福田中考试题)1.(7分)热敏电 阻广泛应用于控制电路中，其阻值会随环境温度的改 变而改变.图甲中，电源电压U=6V,® 是小量程电流表，其允许通过的最大电 流为0.02代滑动变阻器R的铭牌上标 有“ 200 0.3 A”字样，Rt为热敏电 阻，其阻值随环境温度变化关

3、系如图乙 所示闭合开关S,求：(1) 环境温度为10 C、电路中 电流为0.0l A时Rt两端的电压.(2) 图甲电路可以正常工作的最高 环境温度.3 （2008南通中考试题）30 . （8分）图甲和图乙 是利用热敏电阻来测量温度的原理图电源电压均为 20V且保持不变，定值电阻 Ro的阻值为30 .贝图甲中电流表的示数为03A时，热敏电阻 两端的电压和消耗的功率分别是多少？（2）图乙中电压表的量程为0 15V ,热敏电阻R 的阻值随温度的变化关系如图丙所示，试求此电路能二、光强传感器4 （2008年镇江中考试题）30有一种半导体材料 的电阻值随看光照射强度的变化而明显改变，用这种 材料制作的电

4、阻称为光敏电阻物理学上用“光强” 这个物理量来表示光强弱的程度，符号为E，国际单位为坎德拉（Cd），某光敏电阻的阻值 R与光强E之间 的一组实验数据如下表所示：强E变化析上表数据写根据光敏处阻的阻值并归纟随光 光敏电阻的阻值R随光强E变化的关系式为一 PIMY)艸.射址r光敏电阻R= E.（2）小明将该光敏电阻R、电流表（量程 为00. 6A）、电压表（量程为03V）、开 关、滑动变阻器R。（最大阻值为50）和电压 恒为6V的电源组成如图所示的电路，闭合 开关，调节滑动变阻器使电流表的示数为 0. 4A时，电压表的示数为3. 6V，此时， 所在处的光强为多大?（3）在上述电路中，随看电阻的变化

5、，电流可能会 超过电流表的量程，滑动变阻器两端的电压可能会超 过电压表的量程若光敏电阻处的光强在2. 0 Cd至4. 5cd范围内，为保证不超过电表量程，求出滑动变 阻 器允许连入电路的阻值范围.（2008年湖北株洲中考试题）30. （12分）光敏电 阻的阻值随光照射的强弱而改变。“光强”表示光的 强弱程度的物理量，照射光越强，光强越大，光强符 号用E表示，国际单位为坎德拉（Cd）。实验测得 光敏电阻的阻值R与光强E间的关系如图15所示，根据图象解答下列问题：（1） 光敏电阻随光强的增大而 ，随光强的减小而。当光（2）当光强为Ei时，光敏电阻的阻值为 Ri ；光图16强为E2时，光敏电阻的阻值

6、为 R2,那么它 们之间的关系式为色 （用 Ei、E2表示）。R2（3） 将光敏电阻 R、定值电阻Ro、电流表、 开关和电源连接成图16所示电路。闭合开关， 逐渐增大光敏电阻的光照强度，那 么。（填正确答案的序号） 电流表的读数增大，光敏电阻两端的电压也增 大 电流表的读数增大，但光敏电阻两端的电压减 小 电流表的读数减小，但光敏电阻两端的电压增 大 电流表的读数减小，光敏电阻两端的电压也减 小（4）在图16电路所示电路中，电源电压为 6V， 当光照强度为4.5 Cd时，电流表的读数为 0.5 A。试 求定值电阻Ro的阻值。三、压力传感器（2008年无锡中考试题）在学校举行的物理创新大赛上，小

7、明和小红所在 的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪，如图甲、乙所示。 两装置中所用的器材与规格完全相同，压力表是由电压表改装而成，R1为定值电阻，阻值为10, R2为滑动变阻器，规格为“ 10 lA"。金属指针OP可在 金属杆AB上滑动，且与它接触良好，金属指针和金属杆电阻忽略不计。M为弹簧，在弹性限度内它缩短的长度与其所受的压力大小成正比。 当托盘所受压力为 零时，P恰好位于R2的最上端；当托盘所受压力为 50N时，P恰好位于R2的最 下端，此时弹簧的形变仍在弹性限度内。(1) 甲装置中，当P位于R2的最下端时，电压表的示数为 3V ,则电源电压 是多少？(2) 甲

8、装置中，压力25N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上 ？(3) 在甲、乙两种装置中，两压力表的刻度特点有何不同？试说明理由。（2008年广西南宁中考试题）27. （8分）为锻炼 身体，小刚利用所学物理知识设计了一个电子拉力 计，如图16甲是其原理 图。硬质弹簧上端和金属 滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R接触良 好且摩擦不 计）。定值电阻Ro=5 Q，R是一根长为 5cm的均匀电阻线（阻值跟长度成正比），其最大阻值 为25,电源电压为3V，电压表的量程为03V, 当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于b端。已知该弹 簧伸长的长度 L与所受拉力F间的关系如图16乙所 /示。求：（1）小刚要

9、把电压表的表盘改为拉力计的表 盘，当不拉拉环时，拉力 计表盘上的零刻度应标在电压表表盘的多少 伏处？（2）闭合开关，当电压 表的指针指在1.5V时， 电阻线接入电路中的电 阻值为多少欧？此时，作用在拉环上竖直向上的拉力 为多少牛？（2008淮安中考试题）传感器是现代自动控制系统的重要器件之一，传感 器通常是将感应到的物理量信号转换成电流（或电压）信号，如：温度传感器、声传感器、光传感器等现有一压力传感器（可视为一个电阻）其电阻R随压力 F大小的变化面变化从实验测得 R与F的一组数据如右表所示：（1）根据表中的数据，在题33图所示的R-F坐标系中画出电阻R随压力F变化的图像.（2）利用表中的数据

10、或R-F的图像.可得到的结论 是: （3）请你利用下列器材：压力传感器 R、定值电阻Ro（50）、电源（30V）、电压表、开关各一个，导线若干，设计一个电子秤.要 求：在虚线框内画出你所设计的电子秤工作原理的电路图，并简述其工作原理：5010015020025030022016512010090压力F/N电阻R（2008年山东滨州中考试题）57. （8分）有一种测量人 的体重的电子秤，其测量部分的原理如图中虚线框里的内容 所示。它主要有四部分构成：踏板和压力杠杆 OAB （可绕O 点转动）、定值电阻Ro、压力传感器R （其电阻值会随所受压 力大小发生变化，变化关系如下表）、显示质量大小的仪表

11、V （实质示一个量程为 03V的电压表）。已知OB ： OA=1：4,电源电压恒为3V,忽略踏板、杠杆及压杆的重力，g取10NKg.压力F/N050100150200250300电阻R/ 300250200150100500（1）当踏板空载时，电压表的示数为 0.75V,求定值电阻RO的大小。（2）当某同学站在踏板上时，电压表显示为1.2V，此时 压力传感器R的阻值多大？该同学体重是多少 Kg?（2008河南中考试题）12图5所示的是握力计 的原理图，其中弹簧上端和滑动变阻器滑片固定在一 起，AB间有可收缩的导线，Ro为保护电阻，电压表 可显示压力的大小。则当握力F增加时电压表的示数将A 变大

12、 B 变小变 D 无法确定（2008年山东威海中考试题） 9图4是小丽设计的压力传感器的原 理图，其中R 1是滑动变阻器，R2是定 值电阻C 不OA.B.当压力F增大时电流表示数减小，电流表示数减小，电压表示数增大 电压表示数减C.电流表示数增大，D.电流表示数增大，电压表示数减百©电压表示数增H5H图3（2008年四川广安中考试题）35. （7 分）如图13所示，是红星中学九年级物理课外实践活动小组设 计的风力测量仪的电路示意图。 其电源电压U=3V电 路保护电阻 R=20Q，均匀电阻丝的阻值 为R=3Q，金属丝（电阻忽略不计）的上 端固定在0点，下端系有一块塑料片 A， 当风从右

13、向左吹动塑料片时，金属丝向左 摆动并与电阻丝保持良好的接触，风力表 由电压表改装而成。（I ）无风时，塑料片竖直下垂，电 压表示数是多少？电路中的电流是多少?（2）风力最强时，金属丝滑至电阻丝的最左端， 电压表的示数是多少？（3）为什么不在电路中串联电流表，把电流表 改装成风力表？（2008年福建厦门中考试题）34. （8分）图22甲是某电子秤的原理示意图电 压表量程为03V （可对应显示质量大小）。已知电阻Ro=6O.压力传感器R的 阻值随所受压力变化的图象如图 22乙所示，压力传感器表面能承受的最大压强 为2× IO6Pa,压杆与压力传感器的接触面积是 2cm2。设托盘和压杆的质

14、量可以 忽略不计，电源电压恒定不变。试求：（1）该压力传感器能承受的最大压力；（2）若要求传感器受到最大压力时，电压表的示数达到最大值，则电源电 压是多大？图22（3）通过计算判断电子秤的刻度是否均匀（2008年广西来宾中考试题）29） . （9分）小明设计了一个测量物体质量的“托盘秤”，图20（甲）是其原理示意图，其中托 盘上放置物体，压力传感器 R的电阻值会随所受 压力大小发生变化，杠杆 ABO可绕0点转动，电 压表的量程为OH3V（可显示质量大小）.已知OBBA=I: 2,电阻R0=10（?.压力传感器R表面能承 受的最大压力为400N压杆与压力传感器的接触 面积为2cm2压力传感器R的

15、电阻值随所受压力 变化的图像如图20（乙）所示.电源电压恒定不 变，秤达到最大称量时，电压表的示数也达到最 大值，托盘和杠杆组件的质量忽略不计.求：申图20（1）该压力传感器能承受的最大压强；（2）电源电压; 当电压表的示数为I.5V时，托盘上被测物体的质量（取g=10N×kg）（2008年湖北黄石）24.某电子磅秤原理图如图15（甲）所示，主要部件是变电阻），其中 杠杆可绕O点杠杆ABo ,电 流表A和压力 传感器（相当于 电阻值会随受 到的压力大小 发生变化的可转动，且力臂之比AO : BO= 5: 1,压力传感器的电阻值 R随所受到的压力F 的关系图像如图15（乙）所示，秤盘与

16、杠杆质量均忽略不计，电源电压 9V，Ro=6O, （取 g= 10Nkg）。求：（1）该秤的零起点（即秤盘上不放重物时）的刻度线应标在电流表刻度盘的多少mA处？（2）当电流表示数为30rnA时，秤盘上放的物体的质量为多少kg?解析：本题中把压力的变化转换成电阻的变化，然后通过电压表表现出来。四、距离传感器（2008年广东广州中考试题）21. （7分）距离传感器发出的超声波遇到物 体后反射回传感器，传感器收到信号后自动计算出物体与传感器的距离，并显示物体的距离（S） 时间（t）图象超声波在空气中的速度是 340 m s（1）若传感器在发出信号后0.01 S收到从物体反射回来的信号.物体距传感器

17、多远？（2）若显示物体的S 一 t图象如图16,物体在0至15s的运动情况如何.（3） 如图17所示，一物体在F = 10 N的水平拉力作用下，沿水平地面做直线运 动.传感器显示物体的S一 t图象如图18.求：在0至15s物体受到的摩擦力多 大？拉力的功率多大？j/m图16图17拓展：本着这种思路我们可以根据我们所学的 成另外的一些传感器，例如：一、油量表些知识，我们可以制（2008年湖北荆门中考试题）图3是汽 摩托车油量表（实际上就是电流表）原理示 图，R是定值电阻，R是滑动变阻器，则A向油箱里加油时，电流表示数变大B. 燃油消耗下降时，电流表示数变大C. 燃油全部耗尽时，电流表将被烧坏D.

18、 油箱加油过满时，电流表将被烧坏、深度计（2008年湖北荆门中考试题）6长方体铁块按图4甲所示，从下表 面与液面刚刚接触处下放至图中虚线位置。能大致反映铁块下降过程中所受浮力的大小F浮与铁块下表面浸入液体深度h深关系的图像是图4甲AB 图 4 乙 CD三、密度计（2008年湖北荆门中考试题）15.在北京奥运会上获得比赛前三 名的选手都将挂上既体现奥运理 念，又体现中华民族特色的奖牌一一 用一种玉石制作然后分别镀上金、银、铜而成的奖牌。小阳是个爱动脑筋的孩子，当他得到一小块制作奥运奖牌余下的玉石材料后，立即着手利用家里的弹簧秤测这种材料的密度。请你和小阳一起来完成测量过吋冗÷12÷23÷4-A5# 5程。（g 取 10Nkg）（1）如图13所示用细线拴住玉石块，用弹簧秤测出其所受重力,这 时弹簧秤示数是 N，从而可计算出玉石块的质量（2）如图14所示让玉石块完全浸入水中，从图中弹簧秤的示数可计算出图13图14玉石块所受的浮力是N。(3) 利用以上测量数据可计算出玉石块的密度是 kg/m?四、风力计(2008广西柳州北海中考试题)31.如图9所示为小 明自制的风力板，口板为迎风板，其迎风面承受风力，b板迎ME&i为压重板，它水平放置，m为压重板上的铁板(a、b板重力 不计)。当压重板上铁板重力一