高中物理选修2认识传感器实验探究题专项训练姓名：__________班级：__________考号：__________
一、实验,探究题（共12题）
1、将一个力传感器连接到计算机上，我们就可以测量快速变化的力。图中所示就是用这种方法测得的小滑块在半球形碗内在竖直平面内来回滑动时，对碗的压力大小随时间变化的曲线。从这条曲线提供的信息，可以判断滑块约每隔____???秒经过碗底一次，随着时间的变化滑块对碗底的压力???（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”）。
2、如图为“位移传感器、数据采集器等仪器研究加速度和力的关系”的实验装置。
（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为___________，用DIS测小车的加速度。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图所示）。①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________________________。
②（单选题）此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是____________??。
A．小车与轨道之间存在摩擦?
B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大???
D．所用小车的质量太大
3、（6分）DIS实验是利用现代信息技术进行的实验。学生实验“用DIS研究机械能守恒定律”的装置如图（a）所示，某组同学在一次实验中，选择DIS以图像方式显示实验的结果，所显示的图像如图（b）所示。图像的横轴表示小球距D点的高度h，纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E。试回答下列问题：
（1）图（b）的图像中，表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是__________________（按顺序填写相应图线所对应的文字）。
（2）图（a）所示的实验装置中，小球起到_______________的作用，传感器K的名称是_______________。
（3）根据图（b）所示的实验图像，可以得出的结论是____________________________。
4、某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示．测量时先调节输入端的电压。使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。
请完成对该物体质量的测量。
（l）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。
（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m．
（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。
5、热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其阻值随温度升高而减小，现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，备用的实验器材和器具有：
待测热敏电阻R1（常温下的阻值约40―50）和温度计插入带塞的保温杯中（杯内有一定的冷水）；盛有热水的暖水瓶（图中未画出）；电原E（3V、内阻可忽略）；直流电流表A（内阻约1）；直流电表V（内阻约5k）；滑动变阻器R（0―10）；开关S、导线若干。
（1）如图a，b，c三条图线中，能反映出热敏电阻伏安特性曲线的是????。
（2）在方框中画出实验电路图，要求得到的特性曲线尽可能完整，测量误差尽可能小。
???（3）根据电路图，在实物图中连线。
???
6、如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同。如果发现指针正向右偏转，则说明???????。这样的电容式传感器的两电极分别由???和???构成。?
7、2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家。材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度。若图l为某磁敏电阻在室温下的电阻-磁感应强度特性曲线，其中RE、RO。分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值。为了测量磁感应强度B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值RB。请按要求完成下列实验。
（1）设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，在图2的虚线框内画出实验电路原理图（磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为0.6～1.0T，不考虑磁场对电路其它部分的影响）。要求误差较小。提供的器材如下：
A．磁敏电阻，无磁场时阻值RO=150
B．滑动变阻器R，全电阻约20
C．电流表，量程2.5mA，内阻约30
D．电压表，量程3v，内阻约
E．直流电源E，电动势3v，内阻不计
F．开关S，导线若干
（2）正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据如下表：
根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB=???，结合图1可知待测磁场的磁感应强度B=??T。
（3）试结合图l简要回答，磁感应强度B在0―0.2T和0.4～1.0T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同’
（4）某同学查阅相关资料时看到了图3所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻一磁感应强度特性曲线（关于纵轴对称），由图线可以得到什么结论？
8、(7分)在“DIS研究机械能守恒定律”中，将实验装置中的??????传感器接入数据采集器，测定摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度，求得摆锤在该位置的重力势能，进而研究势能和动能转化时的规律。实验中A、B、C、D四点高度为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m，已由计算机默认，不必输入。现某位同学要测定摆锤在D点的瞬时速度。其实验装置如图所示，接着他点击“开始记录”，同时让摆锤从图中所示位置释放，计算机将摆锤通过光电门传感器的速度自动记录在表格的对应处，如图。
（1）请问该实验中所用传感器的名称是_________传感器。
（2）请指出该同学实验中的错误之处：①???????????????；
②?????????????????。
（3）摆图中计算机记录的数据与真实值相比将??（填“偏大”、“偏小”或“仍准确”）
9、(1)如图实一-8甲所示,某同学将一端固定有滑轮的长木板水平放置在桌面上,利用钩码通过细绳水平拉小车,让小车从静止开始运动,利用打点计时器在纸带上记录小车的运动情况.如图乙所示,其中O点为纸带上记录到的第一点,A、B、C是该同学在纸带上所取的一些点.已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz(打点计时器每隔0.02s打一个点),利用图中给出的数据,算出打点计时器打下B点时小车的速度大小vB=_____m/s,小车运动过程中的加速度大小a=_____m/s2.(结果均保留3位有效数字)
?(2)某同学在探究摩擦力的实验中采用了如图12所示的操作，将一个长方体木块放在水平桌面上，然后用一个力传感器对木块施加一个水平拉力F，并用另外一个传感器对木块的运动状态进行监测，表中是记录的实验数据.木块的重力为10.00N，重力加速度g=9.80m/s2，根据表格中的数据回答下列问题（答案保留3位有效数字）：木块与桌面间的最大静摩擦力fm一定不小于__?_??N；木块匀加速运动时受到的摩擦力f=_______N.
10、在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：
（1）图（a）为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1=2kΩ，R2=1.5kΩ，R3=4kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图像如图（b）所示。当a、b两点电势UaUb时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的稳定温度为____℃，恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为_____。
（2）有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图像如图（c）所示。该加热器向周围散热的功率为PQ=k(t-t0)，其中t为加热器的温度，t0为室温（本题中取20℃），k=0.1W/℃。
①当PR=PQ时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；
②（单选）某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是（?）
（A）20℃~24℃???（B）32℃~36℃????（C）48℃~52℃???（D）60℃~64℃
11、利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等。图甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U—I关系图线。
（1）实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A（阻值范围0~10Ω）、滑动变阻器B（阻值范围0~100Ω）、电动势为6V的电源（不计内阻）、小灯泡、电键、导线若干。该同学做实验时，滑动变阻器选用的是????（选填“A”或“B”）；请在图乙的方框中画出该实验的电路图。
??（2）如果将该小灯泡接入丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3A，电源电动势为3V。则此时小灯泡的电功率为????W，电源的内阻为????Ω。
12、电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象．
按图6－2－15甲连接电路，提供8V直流电源，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I－t曲线，如图乙所示．
图6－2－15
(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，其面积表示的物理意义是：________；
(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是________C；
(3)根据以上数据估算，电容器的电容是________F.
============参考答案============
一、实验,探究题
1、1.0????减小
2、（1）小车的总质量??小车所受外力；
（2）①在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；???②C。
3、（1）乙、丙、甲
（2）挡光片（或遮光片、遮光板），光电门传感器（或光电门、光电传感器）；
（3）在误差允许的范围内，在只有重力做功的情况下，小球的机械能守恒。
4、（1）设计的电路图如图所示。
（2）测量步骤与结果：
①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；
②将砝码放在转换器上，记下输出电压U0；
③将待测物放在转换器上，记下输出电压U1；
由U0＝km0g，得k＝U0/m0g?测得U＝kmg，所以m＝m0U/U0。
（3）①因电源电压不够而输出电压调不到零；
②待测物体质量超出转换器量程。
5、（1）c
（2）如下图
（3）图略（电流表量程选0―0.6A；电压表量程选0―3V
6、说明液面在下降；??固定的导体芯A；??导电液体C
7、（1）如下图所示
（2）1500???????0.90
（3）在0-0.2T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或不均匀变化）；在0.4-1.0T范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化）
（4）磁场反向，磁敏电阻的阻值不变
8、（7分）（1）???光电门???；
（2）①???光电门传感器未放在标尺盘最低端的D点????；
②??摆锤释放器未置于A点?????????。
（3）???偏小??
9、（1）1.03??1.34????（2）4.01???4.01
10、（1）25，>3kΩ
（2）①70（68~72均可）?②（B）
11、（1）A?(2分)??电路如图(3分)
（2）0.66~0.72?(2分)???2~2.67?(2分)
12、?(1)0.1s内的放电电荷量
(2)6.0×10－3
(3)7.5×10－4
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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