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传感器件是指这样一类元件: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。2012年中考多地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,赏析如下。

 

一、呼气酒精测试仪

 

1(2012·山东德州)为防止酒驾事故的出现,酒精测试仪被广泛应用。有一种由酒精气体传感器制成的呼气酒精测试仪,当接触到酒精气体浓度增加时,其电阻值降低,如图1甲所示。当酒精气体的浓度为0时,R1的电阻为60Ω。在图1乙所示的工作电路中,电源电压恒为8V,定值电阻R2=20Ω。求:

 

(1) 当被检测者的酒精气体的浓度为0时,电压表的示数是多少;

 

(2)现在国际公认的酒驾标准是0.2mg/ml 学科网(www.zxxk.com)--国内最大的教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!酒精气体浓度学科网(www.zxxk.com)--国内最大的教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!0.8mg/ml,当电流表的示数为0.2A时,试通过计算判断被检测者是否酒驾。

 

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1

 

分析:(1) 由题目中的已知条件,当被检测者的酒精气体的浓度为0时,R1的电阻为60 Ω。电路图中两电阻串联,电压表测量的是R1的电压。根据串联电路中电压的分配规律或欧姆定律容易求出电压表示数。

 

2)当电流表的示数为0.2A时,根据欧姆定律容易求出串联电路的总电阻,进一步算出R1的电阻,结合甲图可判断对应的酒精气体浓度,进而判断被检测者是否酒驾。

 

答案:16V 2)被检测者属于酒驾。

 

二、汽车上的油量表

 

22012?内江)如图2甲所示,是某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图其中电源的电压为12V,保护电阻R0=5ΩA为一个量程为00.6A的电流表(油量表),Rx为压敏电阻(厚度不计),其阻值Rx随油量深度h的变化关系如图2乙所示;油箱的上、下两部分均为大小不同的圆柱形容器,上部容器和下部容器的横截面积之比为1:2,且下部容器的高和底面直径均为2dm则:

 

1)当圆柱形容器内盛装一定量的汽油时,上部与下部容器中汽油的深度之比为2:1那么,此时电路中的电流是多少?

 

2)若汽油价格是8/升,当该汽车在高速公路上匀速100Km时,油量表的指针由满刻度指到了刻度,那么,汽车每匀速行驶1Km所消耗的汽油费是多少元?(π=3

 

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图2

 

 

分析:1)根据上部与下部容器中汽油的深度之比求出上部液体的深度,进一步求出油量的深度,由乙图读出对应压敏电阻的阻值,根据电阻的串联和欧姆定律求出电流表的示数

 

2算出油量表满刻度和刻度时,电路中的电流根据欧姆定律和电阻的串联求出电路中压敏电阻的阻值,根据图象读出对应油量的深度,根据体积公式求出所耗油量的体积,进一步求出汽车每匀速行驶1km所消耗的汽油费

 

答案:10.3A;(20.72

 

三、空调的自动控制装置

 

3201烟台如图3所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置,R是热敏电阻,其阻值随温度变化关系如下表所示.已知继电器的线圈电阻R0=10Ω,左边电源电压为6V恒定不变当继电器线圈中的电流大于或等于15mA时,继电器的衔铁被吸合,右边的空调电路正常工作

 

温度t/

0

5

10

15

20

25

30

35

40

电阻R/Ω

600

550

500

450

420

390

360

330

300

 

1)请说明该自动控制装置的原理

 

2)计算说明该空调的启动温度是多少?

 

3)为了节省电能,将空调启动温度设定为30,控制电路中需要再串联多大的电阻?

 

4)改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度,除此之外,请你再提出一种方便可行的调节方案

 

 

分析:1)由题意可知,这一自动控制装置的基本结构是一个电磁继电器,根据电磁继电器的基本工作原理,结合在此处的运用可描述其原理;

 

2)根据左边电源电压为6V,继电器线圈中的电流大于或等于15mA时继电器启动,可计算出此时继电器的总电阻,再减去线圈电阻,可得到热敏电阻的阻值,最后从表中找出对应温度;

 

3)当温度设定为30时,从表中找出对应的电阻值,用同样的方法求出总电阻,减去表中对应的阻值,即可得出应串联的电阻大小;

 

4)本装置通过调节电阻来改变设定温度,我们也可以考虑通过改变电源电压,实现对其调节的作用

 

答案:1)随室内温度的升高,热敏电阻的阻值减小,控制电路中电流增大,当电流达到15mA时,衔铁被吸合,右侧空调电路电阻增大,电流减小,空调开始工作当温度下降时,控制电路电阻增大,电流减小,减小到一定值,使空调电路断开,这样就实现了自动控制

 

2)启动温度是25

 

330Ω

 

4)因为本装置启动的电流是一定的,因此,既可通过改变电阻来改变电流,可以通过将左边电源改为可调压电源来实现对其控制

 

四、电饭锅中的磁钢限温器

 

4201盐城阅读短文,回答问题:

 

电饭锅是生活中常见的用电器:它利用磁钢限温器来控制煮饭过程中的最高温度,磁钢限温器结构如图4甲所示,它由永久磁钢、感温磁钢和弹簧等组成,感温磁钢及其外套由弹簧支撑.永久磁钢的磁性不变,感温磁钢的磁性会随温度的升高而减弱,当温度达到103时,感温磁钢失去磁性煮饭时,按下电饭锅的按键,永久磁钢和感温磁钢吸合,同时带动连杆使加热开关闭合,电热盘通电,当温度升高到一定程度,感温磁钢失去磁性,在弹簧的作用下感温磁钢与永久磁钢分离,同时使加热开关断开,按键跳起,电热盘停止加热

 

1)电饭锅煮饭时,电能主要转化为    

 

2)按键未按下时,弹簧处于     (压缩/原长/伸长)状态

 

3)磁钢限温器工作时,不同时刻的温度如下表:

 

时间/min

0

4

8

12

16

20

温度/

20

25

43

73

98

103

 

4)在磁钢限温器工作过程中,感温磁钢没有磁性的是   

 

A.按下按键时    B.加热升温过程中

 

C.按键跳开时    D.降温过程中

 

5)小明发现用该电饭锅烧开水,当水沸腾时电饭锅的按键没有跳起,原因是    

 

 

分析电流做功的过程是电能转化为能的过程感温磁钢的磁性受温度的影响,随温度升高,磁性减弱;在温度达到一定值时,其磁性消失,感温磁钢失去磁性,在弹簧的作用下感温磁钢与永久磁钢分离,同时使加热开关断开,按键跳起,电热盘停止加热当温度达到103时,感温磁钢失去磁性.水沸腾时电饭锅的按键没有跳起,原因是水的沸点低于103

 

答案:1内;  21压缩;  4C  5水的沸点低于103

 

五、市场上的“测重仪”

 

5201达州小刚观察了市场上的“测重仪”后,画出了如图5所示的原理图:A为托盘,P为金属滑片且固定在托盘下的轻质弹簧上,并能随轻质弹簧一起上下滑动,当托盘中不放物体时,P位于R的最上端已知R0=5ΩR的最大阻值为25Ω,电源电压恒为3V问:

 

1)图中的质量表应该用什么电表改装?    

 

2)当开关S闭合,不称量物体时,通电5min电阻R消耗的电能是多少?

 

3)当称量物体质量达到最大值时,R0消耗的功率是多少?

 

 

分析:1)根据物体越重,R接入电路的电阻越小,电流越大,“测重仪”的示数越大,可知质量表应用电流表改装的;

 

2)不称量物体时,RR0串联,由电源电压和总电阻求出电流,再根据W=I2Rt求出电阻R消耗的电能;

 

3)当称量物体质量达到最大值时,R没有接入电路中,R0两端电压为电源电压,根据可求出R0消耗的功率

 

答案:1)图中的质量表应用电流表改装275J31.8W

 

六、自动控制的电热水器

 

6201黄冈如图6为小颖同学设计的电热水器的原理图,该电热水器具有加热、保温功能6中电磁继电器(线圈电阻不计)、热敏电阻R、保护电阻R0、电压恒为6V的电源U1、导线等组成控制电路当电磁铁线圈中的电流I10mA时,继电器上方触点和触点c接通;当电磁铁线圈中的电流I10mA时,电磁铁的衔铁被吸下,继电器下方触点和触点ab接通热敏电阻中允许通过的最大电流I0=15mA,其电阻R随温度变化的规律如图7,热敏电阻和加热电路中的三只电阻R1R2R3均置于储水箱中已知R1=33ΩR2=66ΩR3=154ΩU2=220V

 

 

1)衔铁被吸下时,加热电路的总电阻是多大?

 

2)保温状态下,若加热电路的发热功率等于热水器散热功率的80%,求10分钟内热水器散失的热量;

 

3)为使控制电路正常工作,保护电阻R0的阻值至少为多大?若R0为该值,衔铁刚好被吸下时储水箱中水温是多少?

 

分析:由电路图知衔铁被吸下,继电器下方触点和触点ab接通时,加热电路中电阻最小,由可知电路功率最大,处于加热状态;当继电器上方触点和触点c接通时,加热电路电阻较大,由可知电路功率较小,电路处于保温状态

 

答案122Ω21.65×105J3200Ω60

    
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