常见传感器的原理及应用典型练习题7 VIP免费

常见传感器的原理及应用典型练习题7注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上1．为锻炼身体，小明利用所学知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图，轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100N/cm．定值电阻R0＝5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25Ω，电源输出电压恒为U＝3V，电流表内阻不计，当拉环不受力时，滑片P处于a端。当拉力为400N时，电流表示数为______A，这个拉力计能够测量的最大拉力为_______N。【答案】0.3500【详解】当拉力为400N时，弹簧伸长400Δ4100Fxcmcmk故滑动变阻器连入电路的电阻为11455RRR故此时电流表的示数为103A0.3A55UIRR当滑动变阻器连入电路的电阻为0时，拉力最大，此时弹簧伸长5cm，故maxΔ1005N500NFkx2．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示，E是内阻不计、电动势为6V的电源，R0是一个阻值为300Ω的限流电阻，G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器，R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示，C是一个用来保护显示器的电容器，秤台的重力忽略不计，试分析：压力F/N050100150200250300．．．电阻R/Ω300280260240220200180．．．（1）利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式R＝________Ω；（2）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的最大称量值为________N；（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度________。（选填“均匀”或“不均匀”）【答案】3000.4RF600不均匀【详解】（1）[1]由表中数据可知20Ω0.4Ω/N50NRkF所以电阻R随压力F变化的函数表达式为(3000.4)RF（2）[2]R上受到的压力越大，R的阻值越小，电容器两端电压越大，但不能超过5V，所以005V6VRRR解得R=60Ω又因为(3000.4)RF得出600NF（3）[3]电流表中的电流06000.4EEIRRF电流I与压力F不是线性关系，则该测力显示器的刻度不均匀。63．图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤，其中实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是：挂钩上挂上重物，传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变，拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成将所称物体重量变换为电信号的过程。(1)简述拉力敏感电阻丝的阻值随拉力变化的原因_______________________________。(2)小明找到一根拉力敏感电阻丝RL，其阻值随拉力变化的图像如图乙所示，再按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E约15V，内阻约2Ω；灵敏毫安表量程为10mA，内阻约5Ω；R是电阻箱，最大阻值是9999Ω；RL接在A、B两接线柱上，通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，接通电路完成下列操作．a．滑环下不吊重物时，调节电阻箱，当电流表为某一合适示数I时，读出电阻箱的读数R1；b．滑环下吊上待测重物，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；c．调节电阻箱，使_______，读出此时电阻箱的读数R2；d．算得图乙直线的斜率k和截距b；则待测重物的重力G的表达式为G=_____（用以上测得的物理量表示），测得θ=53°（sin53°=0.8，cos53°=0.6），R1、R2分别为1052Ω和1030Ω，结合乙图信息，可得待测重物的重力G=_____N（结果保留三位有效数字）。(3)针对小明的设计方案，为了提高测量重量的精度，你认为下列措施可行的是____________。A．将毫安表换成量程不同，内阻更小的毫安表B．将毫安表换成量程为10μA的微安表C．将电阻箱换成精度更高的电阻箱D．适当增大A、B接线柱之间的距离【答案】电阻丝受拉力时，长度增加而横截面积减小，根据电阻定律知其阻值增大电流表的示数仍为I122()cosRRk132NCD【详解】(1)[1]电阻丝受拉力时，长度增加而横截面积减小，根据电阻定律知其阻值增大；(2)[2][3][4]根据等效替代法测电阻，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I；由其阻值随拉力变化的图像可得：104010000.2200RkF由平衡条件得：2cosFG由等效替代法测电阻得：12RRR联立解得：122c...