第21讲 中考传感器问-2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义

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2022年中考物理二轮复习核心素养专题讲义
第21讲 中考传感器问题
专题概述
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。
中考典型例题解析
【例题1】（2021长春）某加热器简化电路如图甲所示，其加热元件是利用新型材料制成的，它的电阻R随温度t变化的关系图象如图乙所示；照明灯L标有“220V 100W”。此加热器白天只加热不照明，夜晚加热并照明。

（1）该加热器的金属外壳应与______相连，避免金属外壳带电时发生触电事故；
（2）白天和夜晚加热器的加热元件温度均为t0时，电路总功率之比为4：5，则t0=___________℃；
（3）闭合开关S，若加热元件的温度从16℃升高37℃，通过加热元件的电流变化情况是___________。
【答案】 大地（地线） 40 先变大后变小
【解析】（1）加热器的金属外壳与火线接触了，外壳就会带电，如果外壳没有接地，人接触时就会发生触电，为避免金属外壳带电时发生触电事故，该加热器的金属外壳应与大地（地线）相连。
（2）由题意知，白天和夜晚温度均为t0时加热元件的功率相同，则有
=
已知PL=100W，故解得P加热=400W，由P=可得加热元件的阻值
R===121Ω
由图乙可知，加热器的阻值为121Ω时，对应的温度为40℃，即t0=40℃。
（3）闭合开关S，由图乙可知，若加热元件的温度从16℃升高37℃，加热元件的阻值先减小后增大，电压一定，由I=可知，通过加热元件的电流先变大后变小。
【例题2】（2021湖南湘潭）某安全设备厂研发了一种新型抗压材料，要求对该材料能承受的撞击力进行测试。如图甲所示，材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关S，将重物从样品正上方h＝5m处静止释放，撞击后重物和样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品，并最终静止在样品上的过程中，电流表的示数I随时间t变化的图像如图乙所示，压力传感器的电阻R随压力F变化的图像如图丙所示。已知电源电压U＝12V，定值电阻R0＝10Ω，重物下落时空气阻力忽略不计。求：

（1）重物下落时，重物作 　　速直线运动，其重力势能转化为 　　能；
（2）0～t1时间内，重物在空中下落，电流表示数是 　　A，压力传感器的电阻是 　　Ω；
（3）t1～t3时间内，重物与样品撞击，通过电流表的最大电流是 　　A，样品受到的最大撞击力是 　　N；撞击后重物静止在样品上，定值电阻R0的功率是 　　W；
（4）重物在空中下落的过程中，重力做功是多少？
【答案】（1）加；动；（2）0.1；110；（3）0.8；400；0.4；（4）重物在空中下落的过程中重力做的功为500J。
【解析】（1）重物下落时，质量不变，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能，动能增加，速度增加，重物做加速直线运动；
（2）在重物下落的过程中，压力传感器受到的压力最小且保持不变，总电阻最大，电路中的电流最小，由图乙可知，此时的电流I＝0.1A，
由I＝得电路中的总电阻：
R总＝＝＝120Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，压力传感器R的阻值：
R＝R总﹣R0＝120Ω﹣10Ω＝110Ω；
（3）在测试过程中，样品受到的撞击力最大时，压敏电阻的阻值最小，电路中的电流最大，
由图乙可知，电路中的最大电流I′＝0.8A，
此时电路中的总电阻：
R总′＝＝＝15Ω，
则此时压力传感器R的阻值：
R′＝R总′﹣R0＝15Ω﹣10Ω＝5Ω，
由图丙可知，样品受到的最大撞击力为400N；
当重物在样品上静止时，重物对样品的压力大小等于重物的重力大小；
此时与撞击过程相比，压力减小，电阻变大，电流减小；
由图乙可知，此时的电流为I2＝0.2A，
定值电阻R0的功率为：
P0＝R0＝（0.2A）2×10Ω＝0.4W；
（3）根据欧姆定律，当重物在样品上静止时电路的总电阻为：
R总″＝＝＝60Ω，
根据串联电路电阻的规律可得，此时压力传感器的电阻：
R″＝R总″﹣R0＝60Ω﹣10Ω＝50Ω，
由丙图可知，此时的压力F′＝100N，所以物体的重力为100N，
下落过程中做的功为：
W＝Gh＝100N×5m＝500J。
考点强化训练题
一、选择题
1. （2021辽宁阜新）如图，交警手拿的是检查“酒驾”的测试仪。测试仪里面的酒精气体传感器，是一种气敏电阻，它的阻值随酒精气体浓度的增大而减小。酒精气体浓度越大，测试仪中电压表的示数也越大。下列四个电路图，符合其原理的是（　　）

A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A．酒精浓度越大，气敏电阻越小，电路的总电阻越小，此时电压表测电源电压，故电压表示数不变，故A不符合题意；
B．此电路中电压表测定值电阻两端电压，酒精浓度越大，气敏电阻越小，由串联电路电阻分压规律可知，此时定值电阻两端电压越大，故电压表示数越大，故B符合题意；
C．此电路中电压表测气敏电阻两端电压，酒精浓度越大，气敏电阻越小，由串联电路分压规律可知，此时气敏电阻两端电压越小，故电压表示数越小，故C不符合题意；
D．此电路中电压表直接串联进电路，相当于测量电源电压，故酒精浓度越大，电压表示数不变，故D不符合题意。


2.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
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．
3.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（　　）

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
4．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；
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．
5．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阻值，则电压表与电流表的比值不变，故D错误．
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”
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.
二、填空题
1．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。
【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。
2.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________。

【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
三、综合应用题
1．（2021云南）交通安全要求广大司机“开车不喝酒，喝酒不开车”，酒后驾驶存在许多安全隐患。某科技兴趣小组设计了一种简易的酒精检测仪，其电路原理如图2甲所示。电源电压为12V，R1是气敏电阻，其阻值随呼气酒精浓度K的变化关系如图2乙所示，R2为滑动变阻器。检测前对检测仪进行“调零”，即调节滑动变阻器使电流表的示数为0.1A，调零后变阻器滑片位置保持不变。查阅到相关资料如图1。

（1）求“调零”后变阻器R2接入电路的阻值；
（2）检测前R2工作10s消耗的电能；
（3）对某司机进行检测时，电流表示数为0.16A，依据信息窗资料，通过计算判断该司机属于非酒驾、酒驾还是醉驾。
【答案】（1）“调零”后变阻器R2接入电路的阻值20Ω；
（2）检测前R2工作10s消耗的电能2J；
（3）该司机属于酒驾。
【解析】（1）检测前对检测仪进行“调零”，即调节滑动变阻器使电流表的示数为0.1A，调零后变阻器滑片位置保持不变。由乙图可知此时酒精浓度K为0，故此时R1阻值为100Ω；根据R＝计算串联电路的总电阻，再由串联电阻的特点计算R2的阻值；
（2）图甲两电阻为纯电阻电路，由W＝I2Rt计算电功即为消耗的电能；
（3）据R＝计算串联电路的总电阻，再由串联电阻的特点计算R1的阻值，对应图乙曲线找到相应的呼气酒精浓度K，并计算血液酒精浓度M，判断属于非酒驾、酒驾还是醉驾。
解：（1）由题意可知：U＝12V，I＝0.1A，R1＝100Ω
串联总电阻：R总＝＝＝120Ω，
变阻器R2的阻值：R2＝R总﹣R1＝120Ω﹣100Ω＝20Ω；
（2）检测前R2在10s消耗的电能：W＝I2R2t＝（0.1A）2×20Ω×10s＝2J；
（3）当I＝0.16A，R2＝20Ω时
串联总电阻：R′总＝＝＝75Ω；
R′1的阻值为：R′1＝R′总﹣R2＝75Ω﹣20Ω＝55Ω；
对应乙图此时K＝12.5×10﹣3/100mL，此时酒精浓度为：
M＝12.5×10﹣3/100mL×2200＝27.5mg/100mL，该司机属于酒驾。
2.（2021福建）为节约用水，小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置。如图，水箱高为1 m，容积为0.8m3。在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体，长方体高为1m、底面积为0.02m2，上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电阻R接触，此时压敏电阻受到的压力为零。压敏电阻R的阻值随压力F的增大而减小，部分数据如下表。控制电路电源电压U=12V，定值电阻R0为保护电阻。当控制电路的电流I≥0.5A时，电磁铁将衔铁吸合，工作电路断开，水泵停止给储水箱抽水。
（1）若水泵的额定功率为440W，正常工作时通过的电流是多少？
（2）要使储水箱装满水时水泵恰能自动停止工作，R0应为多少？
（3）从水箱顶部给空水箱注满水的过程中，水的重力所做的功是多少？
压力F/N
180
185
190
195
200
压敏电阻R/Ω
18
17
16
14
12

【答案】（1）2A；（2）10Ω；（3）3900J
【解析】（1）正常工作时通过的电流是

（2）长方体体积
V=Sh=0.02m2×1m=0.02m3
装满水时长方体浮力为
F浮=ρgV=103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N
对压敏电阻压力
F=200N-5N=195N
此时压敏电阻为14Ω，R0应为

（3）水体积为

水的重力

重心高度变化为0.5m，所以水的重力所做的功是

答：（1）若水泵的额定功率为440W，正常工作时通过的电流是2A；
（2）要使储水箱装满水时水泵恰能自动停止工作，R0应为10Ω；
（3）从水箱顶部给空水箱注满水的过程中，水的重力所做的功是3900J。
3.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）

【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．
4．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。
【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。
5.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．
6.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．

（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．
7.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
8.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
9. （2021四川泸州）智能制造是第四次工业革命的核心技术，如图所示是为圆柱体涂抹防护油的智能装置。其外壳是敞口的长方体容器，距容器底面h0处固定一支撑板C，C的中心有一小圈孔，圆柱体放在支撑板C的正中央。长方体的左下角有注油口，防护油能够匀速注入长方体容器内部，当油的深度为0.175m时，圆柱体刚好浮起离开支撑板C。随着液面升高，圆柱体竖直上浮，当油面上升到压力传感器时，停止注油，此时撑杆的P点对圆柱体有20N的竖直向下的压力。已知h0=0.1m，小圆孔面积S0=8×10-3m2，圆柱体底面积S=2×10-2m2，圆柱体重I2N，支撑板C的厚度不计，g取10N/kg。求：
（1）注油前，圆柱体对支撑板C的压强；
（2）圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积；
（3）圆柱体的高度。

【答案】（1）1000Pa；（2）1.5×10-3；（3）0.2m
【解析】（1）注油前，圆柱体对支撑板的压力等于圆柱体的重力，那么对支撑板的压强

（2）圆柱体刚好浮起离开支撑板时，浸入油中的深度
h2=h1-h0=0.175m-0.1m=0.075m
则浸入油中的体积
V排1=Sh2=2×10-2m2×0.075m=1.5×10-3m3
（3）圆柱体刚好浮起离开支撑板时，所受的浮力等于其重力，即
F浮1=G=12N
据阿基米德原理知，油的密度

停止注油时，圆柱体受到撑杆向下的压力、竖直向下的重力和竖直向上的浮力的作用处于静止状态，此时所受浮力
F浮2=G+F压=12N+20N=32N
据阿基米德原理知，此圆柱体的体积与排开油的体积相等，那么圆柱体的体积

所以圆柱体的高度

四、实验题
1.（2020湖南常德）某实验小组想要探究某热敏电阻的阻值和温度的关系，已接入电路中的器材有∶电源、电压表V2、阻值为R0的定值电阻、滑动变阻器R1、单刀开关S1，如图甲所示∶置于温控室（图中虚线区域，温度可调且自动显示）中的热敏电阻RT暂未接入电路，符号如图a所示。可供选择的器材有∶电压表V2、电阻箱R2（阻值可以直接读出的变阻器），符号如图b所示单刀开关2只，导线若干。


(1)小明同学选择电压表V2与热敏电阻RT按图乙所示接入MN之间。在闭合S1前，图乙中R1的滑片应移动到_____（填“A”或“B”）端；当温控室的温度为t1时，两电压表示数分别为U1、U2，则此时热敏电阻的阻值RT=______ （用已知量和测量值表示）。
(2)小惠同学没有选择电压表V2，而是选择了电阻箱R2，请你在图甲中帮她完善电路图。______
(3)在小惠设计的实验中，热敏电阻的阻值RT，满足的关系式为______________。
A． RT=R0 B. RT=R1 C.RT=R2
(4)通过实验探究，小明和小惠都得出了热敏电阻阻值随温度变化的规律，如图丙中的图像曲线所示，此规律是∶___________________________。

【答案】 (1)B (2) (3) C (4) 随温度的升高，热敏电阻阻值变小
【解析】(1)在闭合S1前，图乙中R1的滑片应移动到阻值最大处的B端。
R0和RT串联，当温控室的温度为t1时，两电压表示数分别为U1、U2，根据分压原理可知

则此时热敏电阻的阻值
(2)小惠同学没有选择电压表V2，而是选择了电阻箱R2，先将热敏电阻接入电路中，通过开关的转换，再将电阻箱接入电路中，通过改变电阻箱的电阻，控制电压表示数不变，根据等效替代法可求出热敏电阻阻值，电路图如图所示
。
(3)小惠选择的是等效替代法，所以在小惠设计的实验中，热敏电阻的阻值RT，满足的关系式为RT=R2。
故选C。
(4)根据得出的热敏电阻的阻值随温度变化的规律可知，随温度的升高，热敏电阻阻值变小。