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2013年中考傳感器件考題專題復習
傳感器件是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們按一定規律轉換為電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。即傳感器能將被測信號量的微小變化轉換成電信號的變化。2012年中考多地出現以傳感器件為背景的試題，綜合考查學生的基礎知識和技能，賞析如下。
一、呼氣酒精測試儀
例1(2012·山東德州)為防止酒駕事故的出現，酒精測試儀被廣泛應用。有一種由酒精氣體傳感器制成的呼氣酒精測試儀，當接觸到的酒精氣體濃度增加時，其電阻值降低，如圖1甲所示。當酒精氣體的濃度為0時，R1的電阻為60Ω。在圖1乙所示的工作電路中，電源電壓恒為8V，定值電阻R2=20Ω。求：
(1) 當被檢測者的酒精氣體的濃度為0時，電壓表的示數是多少；
(2)現在國際公認的酒駕標準是0.2mg/ml 酒精氣體濃度0.8mg/ml，當電流表的示數為0.2A時，試通過計算判斷被檢測者是否酒駕。
圖1
分析：(1) 由題目中的已知條件，當被檢測者的酒精氣體的濃度為0時，R1的電阻為60 Ω。電路圖中兩電阻串聯，電壓表測量的是R1的電壓。根據串聯電路中電壓的分配規律或歐姆定律容易求出電壓表示數。
（2）當電流表的示數為0.2A時，根據歐姆定律容易求出串聯電路的總電阻，進一步算出R1的電阻，結合甲圖可判斷對應的酒精氣體濃度，進而判斷被檢測者是否酒駕。
答案：（1）6V； （2）被檢測者屬于酒駕。

二、汽車上的油量表
例2（2012 內江）如圖2甲所示，是某型號汽車的自動測定油箱內油量的電路原理圖。其中電源的電壓為12V，保護電阻R0=5Ω，A為一個量程為0～0.6A的電流表（油量表），Rx為壓敏電阻（厚度不計），其阻值Rx隨油量深度h的變化關系如圖2乙所示；油箱的上、下兩部分均為大小不同的圓柱形容器，上部容器和下部容器的橫截面積之比為1:2，且下部容器的高和底面直徑均為2dm。則：
（1）當圓柱形容器內盛裝一定量的汽油時，上部與下部容器中汽油的深度之比為2:1。那么，此時電路中的電流是多少？
（2）若汽油價格是8元/升，當該汽車在高速公路上勻速100Km時，油量表的指針由滿刻度指到了刻度，那么，汽車每勻速行駛1Km所消耗的汽油費是多少元？（π=3）
圖2
分析：（1）根據上部與下部容器中汽油的深度之比求出上部液體的深度，進一步求出油量的深度，由乙圖讀出對應壓敏電阻的阻值，根據電阻的串聯和歐姆定律求出電流表的示數。
（2）算出油量表滿刻度和刻度時，電路中的電流。根據歐姆定律和電阻的串聯求出電路中壓敏電阻的阻值，根據圖象讀出對應油量的深度，根據體積公式求出所耗油量的體積，進一步求出汽車每勻速行駛1km所消耗的汽油費。
答案：（1）0.3A；（2）0.72元
三、空調的自動控制裝置
例3（2012·煙臺）如圖3所示為某興趣小組為學校辦公樓空調設計的自動控制裝置，R是熱敏電阻，其阻值隨溫度變化關系如下表所示。已知繼電器的線圈電阻R0=10Ω，左邊電源電壓為6V恒定不變。當繼電器線圈中的電流大于或等于15mA時，繼電器的銜鐵被吸合，右邊的空調電路正常工作。
溫度t/℃ 0 5 10 15 20 25 30 35 40
電阻R/Ω 600 550 500 450 420 390 360 330 300
（1）請說明該自動控制裝置的原理
（2）計算說明該空調的啟動溫度是多少？
（3）為了節省電能，將空調啟動溫度設定為30℃，控制電路中需要再串聯多大的電阻？
（4）改變控制電路的電阻可以給空調設定不同的啟動溫度，除此之外，請你再提出一種方便可行的調節方案。
分析：（1）由題意可知，這一自動控制裝置的基本結構是一個電磁繼電器，根據電磁繼電器的基本工作原理，結合在此處的運用可描述其原理；
（2）根據左邊電源電壓為6V，繼電器線圈中的電流大于或等于15mA時繼電器啟動，可計算出此時繼電器的總電阻，再減去線圈電阻，可得到熱敏電阻的阻值，最后從表中找出對應溫度；
（3）當溫度設定為30℃時，從表中找出對應的電阻值，用同樣的方法求出總電阻，減去表中對應的阻值，即可得出應串聯的電阻大小；
（4）本裝置通過調節電阻來改變設定溫度，我們也可以考慮通過改變電源電壓，實現對其調節的作用。
答案：（1）隨室內溫度的升高，熱敏電阻的阻值減小，控制電路中電流增大，當電流達到15mA時，銜鐵被吸合，右側空調電路電阻增大，電流減小，空調開始工作。當溫度下降時，控制電路電阻增大，電流減小，減小到一定值，使空調電路斷開，這樣就實現了自動控制。

（2）啟動溫度是25℃
（3）30Ω
（4）因為本裝置啟動的電流是一定的，因此，既可通過改變電阻來改變電流，可以通過將左邊電源改為可調壓電源來實現對其控制。
四、電飯鍋中的磁鋼限溫器
例4（2012·鹽城）閱讀短文，回答問題：
電飯鍋是生活中常見的用電器：它利用磁鋼限溫器來控制煮飯過程中的最高溫度，磁鋼限溫器結構如圖4甲所示，它由永久磁鋼、感溫磁鋼和彈簧等組成，感溫磁鋼及其外套由彈簧支撐．永久磁鋼的磁性不變，感溫磁鋼的磁性會隨溫度的升高而減弱，當溫度達到103℃時，感溫磁鋼失去磁性。煮飯時，按下電飯鍋的按鍵，永久磁鋼和感溫磁鋼吸合，同時帶動連桿使加熱開關閉合，電熱盤通電，當溫度升高到一定程度，感溫磁鋼失去磁性，在彈簧的作用下感溫磁鋼與永久磁鋼分離，同時使加熱開關斷開，按鍵跳起，電熱盤停止加熱。
（1）電飯鍋煮飯時，電能主要轉化為　 　能。
（2）按鍵未按下時，彈簧處于　 　（壓縮/原長/伸長）狀態。
（3）磁鋼限溫器工作時，不同時刻的溫度如下表：
時間/min 0 4 8 12 16 20
溫度/℃ 20 25 43 73 98 103
（4）在磁鋼限溫器工作過程中，感溫磁鋼沒有磁性的是　　
A．按下按鍵時 B．加熱升溫過程中
C．按鍵跳開時 D．降溫過程中
（5）小明發現用該電飯鍋燒開水，當水沸騰時電飯鍋的按鍵沒有跳起，原因是　 　。
分析：電流做功的過程是電能轉化為內能的過程。感溫磁鋼的磁性受溫度的影響，隨溫度升高，磁性減弱；在溫度達到一定值時，其磁性消失，感溫磁鋼失去磁性，在彈簧的作用下感溫磁鋼與永久磁鋼分離，同時使加熱開關斷開，按鍵跳起，電熱盤停止加熱。當溫度達到103℃時，感溫磁鋼失去磁性．水沸騰時電飯鍋的按鍵沒有跳起，原因是水的沸點低于103℃。
答案：（1）內； （21）壓縮； （4）C； （5）水的沸點低于103℃．
五、市場上的“測重儀”
例5（2012·達州）小剛觀察了市場上的“測重儀”后，畫出了如圖5所示的原理圖：A為托盤，P為金屬滑片且固定在托盤下的輕質彈簧上，并能隨輕質彈簧一起上下滑動，當托盤中不放物體時，P位于R的最上端。已知R0=5Ω，R的最大阻值為25Ω，電源電壓恒為3V。問：
（1）圖中的質量表應該用什么電表改裝？　 　。
（2）當開關S閉合，不稱量物體時，通電5min電阻R消耗的電能是多少？
（3）當稱量物體質量達到最大值時，R0消耗的功率是多少？

分析：（1）根據物體越重，R接入電路的電阻越小，電流越大，“測重儀”的示數越大，可知質量表應用電流表改裝的；
（2）不稱量物體時，R與R0串聯，由電源電壓和總電阻求出電流，再根據W=I2Rt求出電阻R消耗的電能；
（3）當稱量物體質量達到最大值時，R沒有接入電路中，R0兩端電壓為電源電壓，根據可求出R0消耗的功率。
答案：（1）圖中的質量表應用電流表改裝；（2）75J；（3）1.8W。
六、自動控制的電熱水器
例6（2012·黃岡）如圖6為小穎同學設計的電熱水器的原理圖，該電熱水器具有加熱、保溫功能。圖6中電磁繼電器（線圈電阻不計）、熱敏電阻R、保護電阻R0、電壓恒為6V的電源U1、導線等組成控制電路。當電磁鐵線圈中的電流I＜10mA時，繼電器上方觸點和觸點c接通；當電磁鐵線圈中的電流I≥10mA時，電磁鐵的銜鐵被吸下，繼電器下方觸點和觸點a、b接通。熱敏電阻中允許通過的最大電流I0=15mA，其電阻R隨溫度變化的規律如圖7，熱敏電阻和加熱電路中的三只電阻R1、R2、R3均置于儲水箱中。已知R1=33Ω、R2=66Ω、R3=154Ω、U2=220V。
（1）銜鐵被吸下時，加熱電路的總電阻是多大？
（2）保溫狀態下，若加熱電路的發熱功率等于熱水器散熱功率的80%，求10分鐘內熱水器散失的熱量；
（3）為使控制電路正常工作，保護電阻R0的阻值至少為多大？若R0為該值，銜鐵剛好被吸下時儲水箱中水溫是多少？
分析：由電路圖知，銜鐵被吸下，繼電器下方觸點和觸點a、b接通時，加熱電路中電阻最小，由可知電路功率最大，處于加熱狀態；當繼電器上方觸點和觸點c接通時，加熱電路電阻較大，由可知電路功率較小，電路處于保溫狀態。
答案：（1）22Ω；（2）1.65×105J；（3）200Ω，60℃。

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