2024年高考特训卷物理【新教材】考点82

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考点 82　实验：利用传感器制作简单的自动控制装置

1.下图是学生设计的苹果自动分拣装置的示意图．该装置把大小不同的苹果，按一定

质量标准自动分拣为大苹果和小苹果．该装置的托盘秤压在一个以 O1为转动轴的杠杆上，

杠杆末端压在半导体薄膜压力传感器 R1上．调节托盘秤压在杠杆上的位置，使杠杆对 R1的

压力处在传感器最灵敏的压力区间，R1所受的压力较小，电阻较大；所受的压力较大，电

阻较小．

（1）闭合开关 S后，当小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压　　　　（选填“较大”

或 “较小”），电磁铁　　　　（选填“吸动”或 “不能吸动”）分拣开关，分拣开关

在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道；

（2）当大苹果通过托盘秤时，电磁铁　　　　（选填“吸动”或 “不能吸动”）分

拣开关，让大苹果进入下面通道．

（3）托盘秤在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为 M0.若提高分拣标准，

要求进入下面通道的大苹果的最小质量 M大于 M0，则应该调节托盘秤压在杠杆上的位置

向　　　　（填“左”或“右”）移动一些才能符合要求．

2.某同学根据所学知识制作了一台简易电子秤，原理图如图甲所示，图中电压表可视

为理想电压表（量程为 3 V），滑动变阻器的最大阻值为 R＝12 Ω，该同学用刻度尺测得滑

动变阻器有电阻丝缠绕的 ab 部分的长度为 L＝20 cm（电阻丝缠绕均匀）.

（1）该同学先利用如图乙所示电路测定电子秤里两节纽扣电池（如图丙所示）的电动

势和内阻，根据多次测量得到的数据作出的 U′ I 图像如图丁所示，可知这两节纽扣电池串

联后的电动势为 E＝　　　　V，内阻为 r＝　　　　Ω；

（2）该同学想得到电压表的示数 U与被测物体质量 m之间的关系，设计了如下实验：

① 调节图甲中滑动变阻器的滑片 P的位置，使电压表的示数恰好为零；

② 在托盘里缓慢加入细砂，直到滑动变阻器的滑片 P恰好滑到 b端，然后调节电阻箱

R0，直到电压表达到满偏，实验过程中弹簧一直处于弹性限度内，则此时电阻箱的读数为

R0＝　　　　Ω；

③ 已知所用的弹簧的劲度系数为 k＝2.0×102 N/m，重力加速度 g＝10 m/s2，则该电子

秤所能称量的最大质量为 m＝　　　　 kg（结果保留两位有效数字）；

（3）实验过程所称量物体的质量和电压表的示数 U的关系为　　　　（填“线性”

或“非线性”）.

3.如图所示，图甲为热敏电阻的 R t 图像，图乙为用此热敏电阻和继电器组成的一简

易温控开关，继电器的电阻为 60 Ω.当继电器电流超过 10 mA 时，衔铁吸合，加热器停止加

热，实现温控．为继电器线圈供电的电池 E的内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加热器

的电源．

（1）提供以下实验器材：电源 E1（3 V），电源 E2（6 V），滑动变阻器 R1（0～20

Ω），滑动变阻器 R2（0～220 Ω），为使该装置实现对 20～60 ℃之间任意温度的控制，

电源应选　　　　（填“E1”或“E2”）；滑动变阻器应选　　　　（填“R1” 或

“R2”）.

（2）为了实现恒温箱系统保持温度为 40 ℃，实验时进行了以下操作：

①断开开关，滑动变阻器调节至　　　　（填“最大”或“最小”），需将电阻箱调

到一固定的阻值　　　　Ω；

②将单刀双掷开关向 c端闭合；

③ 缓慢调节滑动变阻器的阻值观察到继电器的衔铁恰好被吸合；

④保持滑动变阻器的位置不变，将单刀双掷开关向另一端闭合，恒温箱系统正常工作；

（3）若恒温箱系统要保持温度为 40 ℃，则需把滑动变阻器调节到　　　　Ω；若恒

温箱系统要保持温度为 35 ℃，则滑动变阻器正常工作时须向　　　　（填“左”或

“右”）移动滑动触头．

4.为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电

阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光

越强，照度越大，照度单位为 lx）.

（1）某光敏电阻 R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲的坐

标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线．由图像可求出照度为 0.6 lx 时的电阻约为

kΩ.

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