4 实验：传感器的应用 知识点题库

某同学用如图甲所示的装置测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因数，实验过程如下：

为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm的挡光条，如图所示，滑块在牵引力作用下，先后匀加速通过两个光电门，配套的数字计时器记录了挡光条通过第一个光电门时的时间为△t₁=0.30s，通过第二个光电门的时间为△t₂=0.10s，挡光条从开始挡住第一个光电门到开始挡住第二个光电门的时间间隔为△t₃=4.0s．则滑块通过第一个光电门时的瞬时速度为，滑块通过第二个光电门的瞬时速度为．滑块的加速度为 m/s² ， 两个光电门之间的距离是 m．

为了测量木块与木板间的动摩擦因数μ，某小组使用位移传感器设计了如图甲所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离．位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t的变化规律如图乙所示．

图1为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图．实验步骤如下：

①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；

②调整轻滑轮，使细线水平；

③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△t_A和△t_B ， 求出加速度a；

④多次重复步骤③，求a的平均值 ；

⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ．

回答下列问题：

将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上．如图1所示，传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律．一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系沙桶，整个装置开始处于静止状态．在物体与小车分离前缓慢向沙桶里倒入细沙，力传感器采集的F﹣t图象如图2所示．则（   ）

热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4～5Ω．热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其它备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯（图中未画出）、电源（3V、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1Ω）、直流电压表（内阻约5kΩ）、滑动变阻器（0～20Ω）、开关、导线若干．

某学习小组利用如图1所示的装置验证动能定理．

某物理兴趣小组利用传感器进行探究实验，其实验装置及原理图分别如甲、乙所示．

该装置中，A、B为力传感器，研究对象是质量m=310g的金属圆柱体G，将G放在A、B的两探头之间，两探头受到压力的数据，通过传感器、数据采集器传输给计算机，数据如表1所示．

表1                  圆柱体的质量：310g

θ/°	0	30	45	60	90
FA/N	0.00	1.49	2.12	2.59	3.02
FB/N	3.01	2.61	2.13	1.50	0.00

某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动．他设计的具体装置如图1所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦力．

下列说法正确的是   （   ）

霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向的磁场，磁感应强度 、k均为常数 将传感器固定在物体上，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轴方向移动时，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（   ）

有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示．E是内阻不计、电动势为6 V的电源．R₀是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计，试分析：

为制作电子吊秤，物理小组找到一根拉力敏感电阻丝，拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变(宏观上可认为形状不变)，它的电阻也随之发生变化，其阻值 R 随拉力F变化的图象如图(a)所示，小组按图(b)所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E = 3V，内阻r =1Ω；灵敏毫安表量程为10mA ，内阻R_g=50Ω；R₁是可变电阻器，A、B两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环，将其两端接在A、B两接线柱上。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，不计敏感电阻丝重力，具体步骤如下：

步骤a：滑环下不吊重物时，闭合开关，调节可变电阻R₁ ， 使毫安表指针满偏；

步骤b：滑环下吊已知重力的重物G，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；

步骤c：保持可变电阻R₁接入电路电阻不变，读出此时毫安表示数 I；

步骤d：换用不同已知重力的重物，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；

步骤e：将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。

传感器是一种把非电学量转换电学量的元件，常见的传感器有压力传感器、温度传感器、声音传感器和光敏电阻传感器。电饭锅中用到了 传感器，超市里的电子秤中用到了传感器。

某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：灵敏电流表（待改装），学生电源（电动势为E，内阻不计），滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC热敏电阻R₁（PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为R_t=a+kt，a＞0，k＞0）。

设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作。

⑴按电路图连接好实验器材。

⑵将滑动变阻器滑片P滑到（填“a”或“b”）端，单刀双掷开关S掷于（填“c”或“d”）端，调节滑片P使电流表满偏，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路。

⑶容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关。请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式I=（用题目中给定的符号）。

⑷根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表。根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在（填“左”或“右”）侧，刻度线分布是否均匀？（填“是”或“否”）。

某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是(    )

二极管具有单向导电性，其正向电阻很小，反向电阻很大，现有一个二极管其正极记为A、负极记为B．某同学研究二极管正、反向电阻的相关实验操作过程如下：

传感器在日常生活中的应用随处可见，下列说法不正确的是（   ）

某电饭锅的结构如图所示，其中温度传感器的主要元件是感温铁氧体，常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。关于该电饭锅的下列说法正确的是（   ）

目前国际公认的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度<0.8mg/mL”，醉驾标准是“酒精气体浓度>0.8mg/mL”。一兴趣小组现要利用一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，组装一个酒精测试仪，此传感器的电阻R，随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示。提供的器材有：

A．二氧化锡半导体型酒精传感器 ∶

B．直流电源（电动势为6V，内阻不计）：

C．电压表（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）：

D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）∶

E.定值电阻 （阻值为20Ω）：

F.定值电阻 （阻值为10Ω）：

G.单刀双掷开关一个，导线若干。