PAGE4-溫度傳感器和光傳感器(15分鐘·30分)一、選擇題(本題共3小題,每小題5分,共15分)1.金屬鉑的電阻值對溫度的凹凸特別“敏感”,如圖的四個圖像中可能表示金屬鉑電阻的U-I圖像是 ()【解析】選B。金屬鉑導體的電阻對溫度的改變很敏感,電阻隨溫度的上升而增大,在肯定溫度下其U-I圖線是非線性的,且圖線的斜率越來越大,B正確、A、C、D錯誤。故選B。2.(2024·青島高二檢測)如圖甲所示為由某材料制成的電阻R的阻值隨溫度t改變的圖像,若用該電阻與電池(電動勢E=1.5V,內阻不計)、電流表(量程為50mA,內阻不計)、電阻箱串聯起來,連接成如圖乙所示的電路,用該電阻做測溫探頭。將電阻箱的阻值調為R′=15Ω,把電流表的電流刻度改為相應的溫度刻度,就得到了一個簡潔的“電阻溫度計”。下列說法錯誤的是 ()A.溫度上升,電路中的電流減小B.電流表刻度較大處對應的溫度刻度較小C.電流表的示數為50mA時,電阻R的阻值為30ΩD.電流表的示數為50mA時,對應的溫度為5【解析】選C。由題圖甲可知,溫度上升,電阻R的阻值增大,電路中電流減小,因此電流表刻度較大處對應的溫度刻度較小,A、B項正確,不符合題意;電流表的示數為50mA時,電路總電阻為30Ω,電阻箱的阻值R′=15Ω,則R=15Ω,由圖甲可得對應的溫度為5℃,C項錯誤,符合題意,D項正確,不符合題意;故選3.如圖所示,甲為在溫度為10℃左右的環境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖,箱內的電阻R1=20kΩ、R2=10kΩ、R3=40kΩ,RT為熱敏電阻,它的電阻隨溫度改變的圖線如圖乙所示,當a、b兩點間的電壓Uab≤0時,電壓鑒別器會令開關S接通,恒溫箱內的電熱絲發熱,使箱內溫度上升;當a、b兩點間的電壓Uab>0時,電壓鑒別器會令開關S斷開,停止加熱,A.10℃B.20℃【解析】選C。通過審題可知Uab=0是電壓的臨界點,對應著開關S的動作,而開關的動作對應著溫度的上升或下降。由電路分析可知,在R1、R2、R3給定的條件下,熱敏電阻RT的阻值確定了Uab的正負。設電源負極的電勢為零,則a點電勢φa=U,b點電勢φb=U,其中U為路端電壓,令φa=φb,即Uab=0,則可得=,代入數據解得RT=20kΩ,由圖乙得對應的溫度為30℃,故選項C正確,A、B、D錯誤;故選C。二、非選擇題(15分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數值計算的要注明單位)4.廣泛應用于室內空調、電冰箱和微波爐等家用電器中的溫度傳感器,是利用熱敏電阻隨溫度改變而改變的特性工作的。在圖甲中,電源的電動勢E=9.0V,內電阻不行忽視;G為內阻不計的靈敏電流表;R0為愛護電阻;R為熱敏電阻,其電阻值與溫度改變關系如圖乙的R-t圖像所示。則熱敏電阻R與攝氏溫度t的關系為R=Ω;閉合開關S,當R的溫度等于40℃時,電流表示數I1=2.25mA,則當電流表的示數I2=3.6mA時,熱敏電阻R的溫度是℃【解析】從圖線上取兩個點,運用數學函數的學問得到電阻隨溫度改變的關系式;先依據閉合電路歐姆定律得到熱敏電阻的電阻值,然后代入電阻值與溫度的函數表達式得到對應的溫度。設熱敏電阻的電阻值與溫度關系表達式為:R=kt+R0當t=40℃時,R=3.5kΩ,代入得,3.5=40k+R0 當t=120℃時,R=2kΩ,代入得,2=120k+R0 由①②解得,k=-,R0=4.25故熱敏電阻R隨攝氏溫度t改變的關系式為R=4.25-t(kΩ)=-18.75t+4250(Ω)R的溫度等于40℃時,R=3.5kΩ,電流表示數I1I1=,代入數據,解得,r+R0=0.5kΩ當電流表的示數I2=3.6mA時,依據閉合電路歐姆定律,有I2=解得R′=2.0kΩ,代入熱敏電阻R隨攝氏溫度t改變的關系式:R=4.25-t(kΩ)得到溫度值為t=120℃答案:-18.75t+4250120(10分鐘·20分)5.(6分)(多選)如圖所示Rt為正溫度系數熱敏電阻,R1為光敏電阻,R2和R3均為定值電阻,電源電動勢為E,內阻為r,為志向電壓表,現發覺電壓表示數增大,可能的緣由是 ()A.熱敏電阻溫度上升,其他條件不變B.熱敏電阻溫度降低,其他條件不變C.光照增加,其他條件不變D.光照減弱,其他條件不變【解析】選B、D。電壓表示數變大,而R3為定值電阻,說明流經R3的電流增大,由電路結構可知,這可能是由于Rt減小或R1增大,由熱敏電阻和光敏電阻特性知,可能是由于溫度降低或光照減弱,故B、D正確,A、C錯誤。6.(14分)一般的電熨斗用合金絲作發熱元件,合金絲電阻隨溫度T改變的關系如圖中實線①所示,由于環境溫度以及熨燙的衣服厚度、干濕等狀況不同,熨斗的散熱功率不同,因而熨斗的溫度可能會在較大范圍內波動,易損壞衣物。用一種主要成分為BaTiO3被稱為“PTC”的特別材料作發熱元件的電熨斗,具有升溫快、能自動限制溫度的特點,“PTC”材料的電阻隨溫度改變的關系如圖中實線②所示,依據圖線分析:(1)為什么處于冷態的“PTC”熨斗剛通電時比一般電熨斗升溫快?(2)通電一段時間后電熨斗溫度T自動穩定在范圍之內。

【解析】“PTC”熨斗在T6溫度以下范圍時,電阻較小,發熱功率較大;在T7溫度以上時,電阻較大,發熱功率較小;而散熱快慢取決于材料和溫差,故溫度會在肯定范圍內浮動;(1)原處于冷態的“PTC”熨斗剛通電時比一般電熨斗升溫快是由于冷態時“PTC”電阻很小,依據公式P=,電功率很大,故升溫快;(2)在T6溫度以下范圍時,電阻較小,發熱功率較大,由于溫度較低,與環境溫差小,故升溫快;