人教版初中物理专题17 传感器问题（解析版）.doc

专题17 传感器问题
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****时要重视这类问题。
【例题1】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
【例题2】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
【例题3】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
1．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