2020年中考物理复习特色专题17传感器问题（含解析）.doc

1 专题 17 传感器问题 传感器它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按一定规律转换为电压、 电流等电学量，或转换为电路的通断。即传感器能将被测信号量的微小变化转换成电信号的变化。近几年 来，各地年中考出现以传感器件为背景的试题，综合考查学生的基础知识和技能。希望毕业班学生在中考 复习时要重视这类问题。 【例题 1】距离传感器是一种测量距离的仪器，它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 s-t 图象。已知超声波在空气中的速度是 340m/s。 （1）若传感器在发出信号后 0.01s 收到从物体反射回来的信号，物体距传感器多远？ （2）若显示物体的 s-t 图象如图甲，物体在 0 至 15s 的运动情况如何？为什么？ （3）另外一物体在 F=10N 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-t 图象如图乙。 求：在 0 至 15s 物体受到的摩擦力是多大？（写出分析过程） 【答案】见解析。 【解析】（1）s=vt=340×0.01÷2 m =1.7m （2）物体处于静止状态。因为物体运动的路程 s 没有随时间 t 改变。 （3）由图可知该物体运动的路程 s 与 t 成正比，说明物体在做匀速运动，故受力平衡 则 f=F=10N 【例题 2】如图甲是某种型号的轿车，车的质量为 600kg，每个轮胎与地面的接触面积为 200cm2。一次该车 在一段平直的公路上匀速行驶，遇到车速监控检测点。检测点的距离传感器从向车发出超声波信号到接收 到信号共用了 0.6s。在连接距离传感器的计算机屏幕上显示的该车运动的 s—t 图像如图乙所示（超声波在2 空气中传播速度为 340m/s）。求： ①该小轿车空载时对地面的压强。 ②超声波信号遇到小车时，小车与检测监控点的距离。 ③若小车在运动中所受阻力大小为 3000N，则小车在 10s 内牵引力所做的功。 【答案】见解析。 【解析】①F=G=mg=600kg×10N/kg=6000N p=F/S=6000N/（0.02×4）m2=7.5×104Pa ②s=vt=340m/s×0.6s=204m s′=s/2=102m ③v=s/t=80m/4s=20m/s W=Fs=3000N×20m/s×10s=6×105J 【例题 3】如图甲所示是某电器中的一个电路，R 是热敏电阻，其阻值随温度变化的图象如图乙所示；电源 电压 U 保持不变，R0 为定值电阻。闭合开关电路工作时，随着工作环境温度的升高，电压表的示数_______ （选填“变大”、“变小”或“不变”）；电路消耗的电功率的表达式P=________（用题中所给字母表示）； 已知当温度为 40℃时，定值电阻与热敏电阻的阻值相等，则温度由 40℃上升到 100℃时，定值电阻 R0 先后 消耗的电功率之比是________。 3 【答案】变大； ；9:16 【解析】抓住图像的特点，分别找出温度由 40℃、100℃时，热敏电阻的阻值，结合已知条件确定定值电阻 R0 的阻值，欧姆定律公式和电功率公式分别把前后温度不同时定值电阻消耗的电功率，用数学表达式表示 出来，然后就很容易求出比值。 由乙图可知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故由欧姆定律可得电路中电流增大，由欧姆定律得，R0 两端的电压增加，即电压表示数增大。 电路总电阻为 R 总=R+R0，根据 P=U2/R 总得电路总的电功率 P=U2/（R+R0） 当温度为 40℃时，定值电阻与热敏电阻的阻值相等，即 R1=R0=200Ω 定值电阻消耗的电功率 P1=I12R0= U2R0/（R1+R0）2= 200U2/（400）2=U2/800 100℃时，热敏电阻的阻值 R=100Ω R0=200Ω 这时定值电阻消耗的电功率 P2=I22R0= U2R0/（R2+R0）2=200U2/（300）2=2U2/900 则温度由 40℃上升到 100℃时，定值电阻 R0 先后消耗的电功率之比是 P1：P2= U2/800：2U2/900=9:16 1．如图甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图．其中 S 为激光源，R1 为光敏电阻（有光照射时， 阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2 为定值保护电阻，a、b 间接“示波器”（示波器的接入对电路无影 响）．水平传送带匀速前进，每当传送带上的产品通过 S 与 R1 之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡 住．若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变化的关系如图乙所示．已知计数器电路 中电源两极间的电压恒为 6V，保护电阻 R2 的阻值为 400Ω．则（　　） A．有光照射时光敏电阻 R1 的阻值为 800Ω B．有光照射和无光照射时保护电阻 R2 两端的电压之比为 1：2 C．有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比为 1：2 2 0 U R R+4 D．每 lh 通过 S 与 R1 之间的产品个数为 6000 个 【答案】D． 【解析】（1）由甲图可知：R1、R2 串联， 由光敏电阻有光照射时阻值较小可知，当有光照射时，R1 的阻值变小，电路的总电阻变小； 根据 I= 可知，电路中的电流变大； 根据 U=IR 可知，R2 两端的电压变大； 根据串联电路总电压等于各分电压之和可知，R1 两端的电压变小，即 R1 两端的电压较低，由图象知 R1 的电 压 U1=2V，则 U2=U﹣U1=6V﹣2V=4V， 电路中的电流： I= = =0.01A， 光敏电阻的阻值： R1= = =200Ω，故 A 不正确． （2）R1 无激光照时，由图象可得 U1′=4V， U2′=U﹣U1′=6V﹣4V=2V， 所以，有光照射和无光照射时保护电阻 R2 两端的电压之比 U2：U2′=4V：2V=2：1，故 B 不正确； I′= = =0.005A， 此时电阻 R1 的阻值：R1′= = =800Ω， 所以，光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比 R1：R1′=200Ω：800Ω=1：4，故 C 不正确； （3）由图象可知：每经过 0.6s，就有一个产品通过计数装置． n= =6000 个，故 D 正确． 2.如图所示，长 1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕 O 点在竖直平面内自由转动，一拉力﹣位移传感器竖直作 用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡．该传感器显示其拉力 F 与作用点到 O 点距离 x 的变化关系如图所 示．据图可知金属杆重（　　）5 A．5 N B．10 N C．20 N D．40 N 【答案】B 【解析】根据图像知道 Fx=8N m 设杆重力为 G, 对应力臂为 L=0.8 m 根据杠杆平衡条件有 Fx=GL G= Fx/L=8N m/0.8 m=10N 3．压敏电阻的阻值是随所受压力的增大而减小的．小聪同学想设计一个通过电表示数反映压敏电阻所受压 力大小的电路，要求压力增大时电表示数增大．以下电路不符合要求的是（　　） A B C D 【答案】D． 【解析】①在串联电路中，用电器两端电压与其阻值成正比； ②在并联电路中，干路电流等于支路电流之和；支路电流与其阻值成反比． 由图知： A．压敏电阻与定值电阻并联．当压力增大时，压敏电阻阻值减小，并联电路总电阻减小，电源电压一定， 所以干路电流增大，电流表示数增大．符合要求； B．压敏电阻与定值电阻并联．当压力增大时，压敏电阻阻值减小，两端电压一定，所以电流表示数增 大．符合要求； C．压敏电阻与定值电阻串联．当压力增大时，压敏电阻阻值减小，根据串联电路用电器两端电压与其阻值 成正比知，压敏电阻两端电压减小，所以定值电阻两端电压增大，电压表示数增大．符合要求；6 D．压敏电阻与定值电阻串联．当压力增大时，压敏电阻阻值减小，根据串联电路用电器两端电压与其阻值 成正比知，压敏电阻两端电压减小，所以电压表示数减小．不符合要求． 4．图是一种输液时所用报警电路：电源电压恒定，R 为定值电阻，闭合开关 S，贴在针口处的传感器 M 接 触到从针口处漏出的药液后，其电阻 RM 发生变化，导致电压表的示数增大而触犯警报器（图中未画出）报 警，则 M 接触药液后（　　） A．M 的电阻 RM 变大 B．电路消耗的总功率变大 C．电压表与电流表的示数乘积不变 D．电压表与电流表的示数之比变大 【答案】B． 【解析】由电路图可知，定值电阻 R 与传感器电阻 M 串联，电压表测 R 两端的电压，电流表测电路中的电 流． 由题意可知，M 接触药液后，警报器报警，电压表 V 的示数增大， 由 I= 的变形式 U=IR 可知，电压表示数增大时，电路中的电流变大，即电流表的示数变大， 则电压表与电流表的乘积变大，故 C 错误； 由 P=UI 可知，电源电压不变时，电路消耗的总功率变大，故 B 正确； 由 R= 可知，电路中的总电阻变小， 因串联电路中总电阻等于各分电压之和， 所以，M 的电阻 RM 变小，故 A 错误； 由 R= 可知，电压表 V 与电流表 A 的比值等于定值电阻 R 的阻值，则电压表与电流表的比值不变，故 D 错 误． 5. 如图所示是检测酒精浓度的测试仪原理图，图中电源电压恒定为 8V，R1 为定值电阻，酒精气体传感器 R2 的阻值随酒精气体浓度的增大而减小。当酒精浓度为 0 时，R2=60Ω，此时电压表示数为 2V。以下说法错误 的是（ ）7 A. 若酒精气体浓度越大，电压表和电流表示数都越大 B. 定值电阻 R1 的阻值为 20Ω C. 酒精浓度为 0 时，电路消耗的总功率为 0.6W D. 若电流表示数达到 0.2A 时，表示酒驾，此时 R2 消耗的电功率为 0.8W 【答案】C 【解析】A．由电路图可知，电阻 R1 和 R2 串联，电压表测 R1 两端的电压，电流表测电路中的电流，若酒精 气体浓度越大，则 R2 减小，电路的总电阻减小，由欧姆定律可知，电流变大，根据 U=IR，电压表示数变大， 故 A 正确。 BC．当酒精浓度为 0 时，R2=60Ω，此时电压表示数为 2V。根据串联电路的电压关系，R2 的电压 U2=U-U1=8V-2V=6V，电压表示数为 R2 电压的 倍，根据串联分压原理，定值电阻 R1 的阻值为 ， 故 B 正确。 此时，串联电路的总电阻 R=R1+R2=20Ω+60Ω=80Ω， 电路消耗的总功率为 ，故 C 错误。 D．若电流表示数达到 0.2A 时，酒精气体传感器的电阻 ，此时 R2 消耗的电功率 为 ，故 D 正确。 6.某小组同学利用由硫化镉半导体材料制成的光敏电阻、电压恒定的电源、电流表、电键和导线组成电路， 并用强度相同的不同光，做了如图（a）、（b）、（c）所示的三次实验。下列说法正确的是（ ） A.“探究由光敏电阻的阻值特性与照射的光线种类的关系”8 B.比较（a）和（b）两图可以发现：该光敏电阻的电阻值特性与红外光线无关。 C.比较（a）和（c）两图可以发现：在电压一定时，用强度相同的可见光线或紫外光线照射到由硫化镉半 导体材料制成的光敏电阻上，通过光敏电阻的电流是不相等的，用紫外光线照射时通过的电流较大，因此 该光敏电阻的电阻特性与紫外光线有关，用紫外光线照射时其电阻值较小。 D.根据上述研究情况，可以提出一个进一步研究的问题是“是否所有的光敏电阻的电阻特性与紫外光线有 关？”。 【答案】ACD 【解析】A.有（a）（b）（c）三个图可以看到不同光线照射同一电阻时，通过控制电压相同，来观察电流是 否相同，来进一步了解电阻阻值是否变化。所以研究的问题是“探究由光敏电阻的阻值特性与照射的光线 种类的关系”。 B.比较（a）和（b）两图可以发现：在电压一定时，用强度相同的可见光线或紫外光线照射到由硫化镉半 导体材料制成的光敏电阻上，通过光敏电阻的电流是相等的，该光敏电阻的电阻值特性与红外光线无关。 这里一定要控制电源电压不变，强度相同的可见光线或紫外光线。 C.在电压一定时，用强度相同的可见光线或紫外光线照射到由硫化镉半导体材料制成的光敏电阻上，通过 光敏电阻的电流是不相等的，用紫外光线照射时通过的电流较大，因此该光敏电阻的电阻特性与紫外光线 有关，用紫外光线照射时其电阻值较小。 D.是否所有的光敏电阻的电阻特性与紫外光线有关？其他答案合理给分. 7．在创客比赛中，晓光设计了一个暖箱温度显示器，如图甲所示，其原理是利用电压表的示数表示暖箱内 的温度，已知电源电压恒定为 4V，R0 的阻值为 150Ω，R1 是热敏电阻，图乙是它的阻值--温度的关系图象， 当暖箱内温度为 60℃时，电压表的示数是　 　V；电压表的量程为 0～3V，则暖箱内的最高温度是　 　 ℃．若将 R0 换用阻值更大的电阻，则暖箱内能达到的最高温度将　 　（选填“升高”“降低”或“不 变”）。 【答案】2；100；降低。9 【解析】由电路图可知，热敏电阻 R1 与定值电阻 R0 串联，电压表测 R0 两端的电压。 （1）由图象可知，当暖箱内温度为 60℃时，R1＝150Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，电路中的电流： I＝ ＝ ＝ A， 电压表的示数： U0＝IR0＝ A×150Ω＝2V； （2）由图象可知，当温度升高时，热敏电阻 R1 的阻值减小，电路的总电阻减小， 由 I＝ 可知，电路中的电流变大，电压表的示数变大， 所以当电压表的示数为 3V 时，暖箱内的温度最高， 因串联电路中各处的电流相等， 所以，此时电路中的电流： I′＝ ＝ ＝ A， 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，热敏电阻 R1 两端的电压： U1＝U﹣U0 大＝4V﹣3V＝1V， 此时热敏电阻的阻值： R1′＝ ＝ ＝50Ω， 由图象可知，暖箱内的最高温度是 100℃； （3）暖箱内的温度最高时，R0 两端的电压为 3V 不变，电源电压恒定为 4V，则热敏电阻两端的电压为 1V 也 不变， 将 R0 换用阻值更大的电阻时，通过 R0 的电流变小，通过热敏电阻的电流也变小， 由 R＝ 可知，热敏电阻的阻值变大，由图象可知，暖箱内能达到的最高温度将降低。 8.图甲是某小区高层住宅电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部件组成， 小明家住该小区某栋楼的 16 楼，他乘电梯从 1 楼匀速升到 16 楼用时 50s，已知每层楼的高度为 3m．小明 重 600N．轿厢重 5400N，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，针对此时程，解答下列问题．10 （1）拉力 F 的功率为多大？ （2）动滑轮 A 提升小明的机械效率为多少？ （3）图乙是该电梯超载自动报警系统工作原理的示意图，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点 K 与触 点 A 接触，闭合开关 S，电动机正常工作，当电梯超载时，触点 K 与触点 B 接触，电铃发出报警铃声，即使 闭合开关 S，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压为 6V，保护电阻 R2=100Ω，电阻式压力传感 器 R1 的阻值随乘客压力（F 压）大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计，当电磁铁线圈电流超过 0.02A 时，电铃就会发出警报声，若乘客人均重为 700N，该电梯最多可以乘载多少人？ 【答案】（1）拉力 F 的功率为 18000W； （2）动滑轮 A 提升小明的机械效率为 0%； （3）该电梯最多可以乘载 12 人． 【解析】本题考点有欧姆定律的应用、滑轮（组）的机械效率、功率的计算． （1）拉力 F= （G+G 轿厢）= ×=3000N， 轿厢上升的高度 h=15×3m=45m， 拉力移动距离 s=2h=2×45m=90m， 拉力做的功 W 总=Fs=3000N×90m=270000J， 拉力的功率 P= = =18000W； （2）滑轮提升小明做的有用功：W 有用=Gh=600N×45m=27000J， 动滑轮 A 提升小明的机械效率 η= ×100%= ×100%=10%； （3）由欧姆定律得： 电路总电阻 R= = =300Ω，11 此时压力传感器的电阻值 R1=R﹣R2=300Ω﹣100Ω=200Ω， 根据图象可知此时的最大压力为 9000N， 电梯承载的人数= ≈12 人． 9．压力传感器是电子秤中的测力装置，可视为阻值随压力而变化的压敏电阻。小刚从某废旧电子秤上拆下 一个压力传感器，探究其阻值与所受压力大小（不超过 250N）的关系，如图是小刚设计的实验电路图。电 源电压恒定，R0 为定值电阻，R1 为压力传感器。 （1）连接电路时开关应　　，电路中 R0 的作用是　　。 （2）闭合开关，发现电流表无示数，电压表示数接近电源电压，电路出现的故障是　　；排除故障后，逐 渐增大 R1 受到的压力，闭合开关，读出电流表和电压表的示数，计算出对应的 R1 的阻值，记录如表，第 5 次测深时，电压表示数为 4V．电流表示数为 0.2A．此时 R1 的阻值为　　欧。请根据表中的数据在图 2 中画 出 R1 随 F 变化的关系图象。 次数 1 2 3 4 5 6 F/N 0 50 100 150 200 250 R1/Ω 60 50 40 30 10 （3）通过实验探究可归纳出，R1 的阻值随压力 F 大小变化的关系式为　 　，当 R 的阻值为 32 时，R1 上 受到的压力是　　N，若此压力为压力传感器在电子称正常工作时受到的压力，则电子秤应显示　　kg。 【答案】（1）断开；保护电路；（2）R1 断路；20；（3）R1＝60﹣0.2F；140；14。 【解析】（1）为了保护电路，连接电路时，开关应断开； 因为串联电阻起分压作用，所以电路中串联电阻 R0 是为了保护电路； （2）电流表无示数，电路发生断路，电压表等于电源电压，则与电压表并联的电阻丝 R1 断路； 根据欧姆定律 I＝ 知，12 第 5 次电阻值为：R1＝ ＝ ＝20Ω； 把压力大小作为横坐标，把电阻大小作为纵坐标，在坐标系中描点连线即可得压敏电阻 R1 的阻值随压力 F 的大小变化的图象，如图： （3）根据 R1 的阻值随压力 F 的大小变化的图象可知，压敏电阻 R1 的阻值与压力 F 成一次函数关系，设它 们的关系式为 R1＝kF+b﹣﹣﹣﹣①。 把 F＝50N，R1＝50Ω 和 F＝100N，R1′＝40Ω 代入①式可得： 50＝50k+b﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，40＝100k+b﹣﹣﹣③ 联立方程②③可得：k＝﹣0.2，b＝60， 所以它们的关系式为 R1＝60﹣0.2F； 把 R＝32Ω 代入 R1＝60﹣0.2F，即 32＝60﹣0.2F， 解得 F＝140N， 因为压力等于重力，所以 G＝F＝140N， 物体的质量：m＝ ＝ ＝14kg。 10.新农村建设让农村面貌焕然一新．许多楼房顶部装有自动供水水箱，箱体重 1250N，与水平楼顶接触面 积为 1.5m2．为了控制进水量，在水箱顶部安装压力传感器，如图所示，A 物体通过细线与压力传感器相连 接，压力传感器相等于拉线开关，A 的密度是 2.5×103kg/m3，A 重为 25N．当压力传感器受到竖直向下的拉 力等于 25N 时闭合，电动水泵向水箱注水；当拉力等于 15N 时断开，电动水泵停止向水箱注水． （1）求未装水时整个水箱对楼顶的压强是多少？（压力传感器及连接线质量不计，g 取 10N/kg） （2）通过计算说明当水面与 A 上表面相平时，电动水泵能否停止注水？（g 取 10N/kg，连接线体积不计）13 【答案】（1）1030Pa （2）水面与 A 物体上表面相平时，电动水泵停止注水 【解析】 （1）未装水时整个水箱对楼顶的压力 F=G=1520N+25N=1545N，则 p=F/S=1545N/1.5/m2=1030Pa； （2）由电动水泵向水箱注水；当拉力等于 15N 时断开，可知，此时 A 受到的浮力 F 浮=G-F 拉=25N-15N=10N， A 的质量 m=G/g=25N/10N/kg =2.5kg， 由 ρ=m/V 可得，A 的体积 V=m/ρ=2.5kg/2.5×103kg/m3=1×10-3m3， 当水面与 A 上表面相平时，V 排=V=1×10-3m3， 此时 A 受到的浮力 F 浮=ρgV 排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N， 则 F 浮=F 浮 1，即当水面与 A 上表面相平时，电动水泵停止注水． 11．智能自动化管理是未来社会的发展趋势，如图甲所示为某工作室的自动化光控电路图，其中光敏电阻 R 的阻值随照度变化的关系如图乙所示（照度表示物体被照明的程度，单位是 Ix）。请你回答下列问题： （1）电磁继电器是利用电流　 　效应工作的，当光照强度增强时，光敏电阻将　 　，控制电路中的 电流将　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。长时间使用后，控制电路中的电流将降低，若在相同 的情况下接通电路，则光照强度　 　。（选填“增强”“减弱”或“不变”）。 （2）当开关 S 闭合时，光敏电阻上的照度大于或等于 0.41x 时，警示灯 L 亮，已知控制电路的电源电压为 22V，电磁继电器的线圈电阻为 10Ω，此时控制电路中的电流是多大？ （3）若使电流达到 0.2A 时，光敏电阻上的照度大于或等于 0.41x 时警示灯 L 亮，试通过计算说明怎样改 装控制电路。（注：可以添加必要的元件） 【答案】（1）磁；变小；变大；增强； （2）此时控制电路中的电流是 0.44A； （3）可以在控制电路中串联接入一个 60Ω 的电阻。14 【解析】（1）电磁继电器是利用电流磁效应工作的，当光照强度增强时，由图乙知，光敏电阻将变小，根 据电阻的串联，总电阻变小，由欧姆定律可知，控制电路中的电流将变大； 长时间使用后，控制电路中的电流将降低，若在相同的情况下接通电路，需要增大电流，由欧姆定律可知， 要减小光敏电阻的阻值，由图乙知，则光照强度增强； （2）当照度等于 0.4Lx 时，由图知，光敏电阻的阻值 R＝40Ω， 根据欧姆定律和电阻的串联可得，此时控制电路中的电流为： I＝ ＝ ═0.44A； （3）当电流达到 0.2A 时，由欧姆定律可得控制电路中的总电阻： R 总＝ ＝ ＝110Ω， 由于此时的总电阻大于原来的总电阻，所以应在控制电路中串联一个电阻； 当照度等于 0.4Lx 时，警示灯 L 亮，光敏电阻的阻值仍然为 R＝40Ω， 根据电阻的串联，串联电阻的阻值： R 串＝R 总﹣R 光﹣R 线＝110Ω﹣40Ω﹣10Ω＝60Ω， 即可以在控制电路中串联接入一个 60Ω 的电阻。 12.图甲为热敏电阻的 R﹣t 图象，图乙为用此热敏电阻 R 和继电器组成的恒温箱的简单温控电路，继电器 线圈的电阻为 150 欧，当线圈中电流大于或等于 28 毫安时，继电器的 衔铁被吸合，为继电器线圈供电的电 池的电压为 6 伏，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源． （1）从图甲中可得 50℃时热敏电阻的阻值为　　欧． （2）恒温箱的加热器应接在 A、B 端还是 C、D 端？ （3）若恒温箱内的温度达到 100℃时，通过计算分析恒温箱加热器是否处于工作状态？ （4）若在原控制电路中，串联接入一个可变电阻，当该电阻增大时，所控制的恒温箱内的最高温度将　　 （选填“变大”“不变”或“变小”）． 【答案】（1）90；（2）恒温箱的加热器应接在 A、B 端；（3）若恒温箱内的温度达到 100℃时，通过计算15 分析恒温箱加热器不处于工作状态；（4）变大； 【解析】（1）分析图甲可知，50℃时热敏电阻的阻值为 90Ω； （2）A、B 当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与 AB 部分连 接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在 A、B 端． （3）当温度达到 100℃时，据甲图可知，此时的电阻是 50Ω，继电器线圈的电阻为 150Ω，所以该电路的 电流是： I= = =0.03A=30mA，所以其大于 28mA，故恒温箱不处于工作状态； （4）据题意可知，“当线圈中电流大于或等于 28 毫安时，继电器的衔铁被吸合”即恒温箱会停止工作， 故可知，若在控制电路中串联一个电阻后，电路电阻变大，同样情况下，使得电路电流变小，故控制电路 达到 28mA 时所用的时间会更长，故可知，保温箱的加热时间会更长，故保温箱内的温度会更高． 13.阅读短文，回答问题： 力传感器在电子秤中的应用 电子秤所使用的测力装置是力传感器． 常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，其结构示意图如图甲所示．弹簧钢右端固定，在其上、 下表面各贴一个相同的应变片．若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力 F，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被 拉伸，下应变片被压缩．力越大，弹簧钢的弯曲程度越大． 应变片结构如图乙所示，其中金属电阻丝的阻值对长度变化很敏感．给上、下金属电阻丝提供相等且 大小不变的电流，上应变片两引线间电压为 U1，下应变片两引线间电压为 U2，传感器把这两个电压的差值 U （U＝U1－U2）输出，用来反映力 F 的大小． 金属电阻丝的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图丙所示．为消除气温变化对测量精度的影响， 需分别在上、下应变片金属电阻丝与引线之间串联一只合适的电阻，进行温度补偿．串联合适的电阻后， 测量结果不再受温度影响．16 （1）这种力传感器是将力的大小转换为 (电流/电压)的装置． （2）外力 F 增大时，下列说法正确的是 ． A．上、下应变片金属电阻丝电阻都增大 B．上、下应变片金属电阻丝电阻都减小 C．上应变片金属电阻丝电阻减小，下应变片金属电阻丝电阻增大 D．上 应变片金属电阻丝电阻增大，下应变片金属电阻丝电阻减小 （3）传感器输出的电压 U 随外力 F 增大而 ． （4）进行温度补偿时，应给上金属电阻丝串联阻值随温度升高而 的电阻，下金属电阻丝串联阻值随温 度升高而 的电阻． （5）如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力 F 作用，该传感器下应变片 两端的电压 U2 冬天比夏天 （大/小）． 【答案】（1）电压（2）D（3）增大（4）减小 减小（5）小 【解析】（1）传感器把两个电压的差值输出，用来反映力 F 的大小，所以这种力传感器是将力的大小转换 为电压的装置． （2）外力 F 增大时，上应变片金属电阻丝长度变大，电阻变大，下应变片金属电阻丝长度变短，电阻变 小．故选 D． （3）压力越大电子秤示数越大，就是输出的电压越大，所以说传感器输出的电压 U 随外力 F 增大而增 大． （4）未进行温度补偿时，金属电阻丝的阻值随温度的增大而增大，所以串联的电阻应该是随着温度的升高 而减小的电阻． （5）冬天比夏天电阻增加的小，所以该传感器下应变片两端的电压 U2 冬天比夏天小． 14．体感器的可以把力学物理量转化成电学信号，然后通过相互之间的函数关系，直接引用力的大小。测 量压力大小的压力传感器，工作原理如图所示，其中 M、N 均为绝缘材料，M、N 间有可收缩的导线（电阻大 小不计），弹簧上端和滑动变阻器 R2 的滑片 P 固定在一起，电源电压恒为 12V，已知压力 F 的大小与 R2 的阻 值大小成正比例关系。闭合开关 S，压力 F0=0 时，滑片 P 在最上端；压力 F1=1N 时，电流表示数为 1A，电 压示数为 3V，当滑片 P 滑至最下端时，电压表示数为 7.5V．求： （1）定值电阻 R1 的大小；压力 F1 与 R2 阻值之比 k； （2）当滑片 P 滑至最下端时，压力 F2 的大小； （3）压力 F 的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。17 【答案】（1）定值电阻 R1 为 9Ω；压力 F1 与 R2 阻值之比 k 为 N/Ω； （2）当滑片 P 滑至最下端时，压力 F2 为 5N； （3）压力 F 的大小与电压表示数之间的函数关系表达式为 F= （N）。 【解析】本题考查了串联电路特点和欧姆定律公式的应用，关键是根据题意得到 F 与 R2 的表达式。 （1）由图可知，R1、R2 串联，电压表测 R2 两端电压，电流表测电路中电流， 当 F1=1N 时，电流表示数为 1A，电压数为 3V，由串联电路特点可知，此时 U1=U﹣U2=12V﹣3V=9V，并且：I1=I2=1A， 由欧姆定律可得，R1 的阻值：R1= = =9Ω； 此时 R2 连入电路的阻值：R2= = =3Ω， 所以压力 F1 与 R2 阻值之比：k= = = N/Ω， （2）当滑片 P 滑至最下端时，变阻器连入阻值最大，电压表示数为 7.5V， 此时电路中电流：I'=I2′=I1′= = = =0.5A， 所以 R2 的最大值：R2 最大= = =15Ω， 因为压力 F 的大小与 R2 的阻值大小成正比例关系，即：F=kR2， 所以压力 F2= N/Ω×R2 最大= N/Ω×15Ω=5N； （3）由 F=kR2 有：R2= = ， 串联电路特点和欧姆定律表示电压表示数：18 UV=IR2= •R2= = ， 化简可得：F= （N）。