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大多数传感器都是以物理原理为基础,将不易测量的非电学量转换成便于测量的电学量。传感器的种类很多,应用也很广泛。
(1)金属的电阻率随温度的升高而增大,利用这种性质可以制作温度传感器。某金属丝的阻值R随温度t变化的规律为R=kt+R0,其中k与R0均为定值。将其连入图甲所示的电路中,已知电源电动势为E,内阻为r,电流表为理想电表。求电流表的示数I与温度t的关系式。
(2)有些半导体材料具有压阻效应,即当沿某一轴向受到外力作用时,其电阻率发生变化,利用这种性质可以制作压力传感器。图乙所示为某半导体薄膜压力传感器的电阻R随其所受压力F变化的曲线。若将电阻变化量的绝对值ΔR与压力变化量的绝对值ΔF的比值称为灵敏度S。请你估算压力为1N时该传感器的灵敏度(结果保留两位有效数字)。

(3)为了研究随电梯一起运动的物体对电梯压力的变化规律,某同学将(2)中的压力传感器静置于电梯地板上,并将质量为400g的物体放在传感器上。在上升的电梯中,他利用手机中的加速度传感器测量了电梯的加速度。某段时间内电梯在竖直方向的加速度a随时间t变化的图线如图丙所示,其中以竖直向上为a的正方向。g取10m/s2。不考虑温度对传感器的影响,且压力变化时传感器可以迅速做出反应。估算在电梯上升过程中,物体对电梯压力大小的变化范围,并从灵敏度的角度评估所选器材能否帮助他比较精确地完成此项研究。

【答案】(1)电流表的示数I与温度t的关系式为I=
E
r
+
R
0
+
kt

(2)压力为1N时该传感器的灵敏度为2.5×104Ω/N。
(3)电梯上升过程中,物体对电梯压力大小的变化范围为3.8N≤F≤4.4N,研究见解析。
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:55引用:1难度:0.4
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  • 1.某同学制作了一个可用电流表直接显示拉力大小的拉力器,原理如图。R1是一根长20cm、阻值20Ω的均匀电阻丝,劲度系数为1.0×103N/m的轻弹簧左端固定,右端连接金属滑片P和拉环,拉环不受拉力时,滑片P恰好处于a端。闭合S,在弹簧弹性限度内,对拉环施加水平拉力,使滑片P滑到b端,调节电阻箱R0使电流表恰好满偏。已知电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,电流表的量程为0~0.6A,内阻不计,P与R1接触良好且不计摩擦。
    (1)电阻箱R0接入电路的阻值为
    Ω
    (2)电流表的刻度标示为拉力值时,拉力刻度值的分布是
    (填“均匀”或“不均匀”)的;
    (3)电流表刻度值为0.50A处拉力的示数为
    N;
    (4)要通过线性图象直观反映电流表示数I与拉力F的关系,可作
    图象;
    A.I-F              B.I-
    1
    F
            C.
    1
    I
    -F    D.
    1
    I
    -
    1
    F

    (5)若电流表的内阻不可忽略,则(4)问中正确选择的图象斜率
    (填“变大”“变小”或“不变”)。

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    发布:2024/12/29 21:0:1组卷:158引用:13难度:0.3
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