3 传感器的应用（二） 知识点题库

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．

如图所示是利用光电门近似测瞬时速度的实验，根据滑块上安装宽度为△S的遮光条和遮光条通过光电门的时间△t，就可以表示出遮光条通过光电门的平均速度 =（用△S，△t表示），这个速度可以近似认为就是通过光电门的瞬时速度，若遮光条宽度△S=3cm，滑块通过第一个光电门的时间为△t₁=0.15s，通过第二个光电门的时间为△t₂=0.1s，则滑块经过第一个光电门时的瞬时速度为V₁=m/s，滑块经过第二个光电门时的瞬时速度为V₂=m/s．

某研究性学习小组用图1所示装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：

①安装实验器材，调节试管夹（小铁球）、光电门和纸杯在同一竖直线上；

②打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺（图上未画出）测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；

③保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复②的操作，测出多组（h，t），计算出对应的平均速度”；

④画出v﹣t图像．

请根据实验，回答如下问题：

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：

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．

温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置，它通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量，其核心部件是由半导体材料制成的热敏电阻．在某次实验中，为了测量热敏电阻R_T在0℃到100℃之间多个温度下的阻值，一实验小组设计了如图甲所示电路．

其实验步骤如下：

①正确连接电路，在保温容器中加入适量开水；

②加入适量的冰水，待温度稳定后，测量不同温度下热敏电阻的阻值；

③重复第②步操作若干次，测得多组数据．

某学习小组利用如图1所示的装置验证动能定理．

某兴趣小组想通过物块在斜面上运动的实验探究“合外力做功和物体速度变化的关系”．实验开始前，他们提出了以下几种猜想：①W∝ ，②W∝v，③W∝v² ． 他们的实验装置如图甲所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器（用来测量物体每次通过Q点时的速度），每次实验，物体从不同初始位置处由静止释放．

同学们设计了以下表格来记录实验数据．其中L₁、L₂、L₃、L₄…代表物体分别从不同初始位置处无初速释放时初始位置到速度传感器的距离，v₁、v₂、v₃、v₄…表示物体每次通过Q点的速度．

实验次数	1	2	3	4	…
L	L1	L1	L3	L4	…
v	v1	v2	v3	v4	…

他们根据实验数据绘制了如图乙所示的L﹣v图象，并得出结论W∝v² ．

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．

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。

传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子秤。其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻），显示体重大小的仪表A（实质是理想的电流表）组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1×10⁷Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示。设踏板和压杆的质量以及电源内阻可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V，取g=10m/s²。

压力F/N	0	250	500	750	1000	1250	1500	……
电阻R/Ω	300	270	240	210	180	150	120	……

请回答：

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”）。

机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是(   )

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(    )

下图中关于传感器的应用，说法正确的是（   ）

热敏电阻是一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数的不同，热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻，正温度系数热敏电阻的电阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小。某同学设计了如图甲所示的电路，将热敏电阻浸入热水中，调节热敏电阻的温度，测出热敏电阻在不同温度下的电阻值Rt，描绘该热敏电阻的电阻值Rt随温度t变化的关系曲线如图乙所示。