稿件来源:高途
高中 | 传感器及工作原理题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-2
第六章 传感器
6.1 传感器及其工作原理
传感器及工作原理
测量电动势和内阻
某同学用铜片和锌片相隔一定距离平行插入土豆内,制成一个简易土豆电池。为了研究该电池的电动势和内阻,他设计了图($a$)所示的电路,电路由土豆电池、电阻箱$R$、电键$S$、电压传感器、微电流传感器、导线组成。
图($a$)中$B$为 传感器;
电路中,$B$与外电路并联,测量电压,所以$B$是电压传感器。
实验测得的路端电压$U$与相应电流$I$的拟合图线如图($b$)所示,由此得到土豆电池的电动势$E=$ $\;\rm V$,内阻$r=$ $\;\rm \Omega$(保留三位有效数字);当电压读数为$0.40\;\rm V$,电阻箱上消耗的功率为 ,此时土豆电池效率为 。
$0.50$ ;$1.43 \\times 10^{3}$ ;$2.8 \\times 10^{-5}\\;\\rm W$; $80\\%$
"]]根据$U=E-Ir$可知,图像中图线与纵轴的交点表示电源的电动势,故$E=0.50\;\rm V$,图线的斜率大小表示内阻,则可知$r=\dfrac{\Delta U}{\Delta I}=\dfrac{0.50- 0.40}{70 \times 10^{- 6}}\;\rm \Omega=1.43 \times 10^{3}\;\rm \Omega$
当电压读数为$0.40\;\rm V$,由图($b$)可读出流过电阻箱的电流为$7 \times 10^{-5}\;\rm A$,则电阻箱消耗的功率为$P=UI=2.8 \times 10^{-5}\;\rm W$
此时土豆电池效率为$\eta=\dfrac{UI}{EI} \times 100\%=\dfrac{0.40}{0.50} \times 100\%=80\%$
该同学仅将铜片和锌片插入得更深一些,重复上述实验,则实验得到的$U − I$图线可能为图($c$)中的 (选填“①”、“②”或“③”);
根据电阻定律$R= \rho\dfrac{L}{S}$可知,将铜片和锌片插入越深,横截面积越大,土豆的内阻越小。结合图像,可知电源电动势不变,电源内阻减小,故选:③。
该土豆电池 (选填“能”或“不能”)使一个“$0.4\;\rm V,28\;\rm mW$”的小电器正常工作。并通过计算说明。
小电器正常工作的电流为$I=\dfrac{P}{U} =0.07\;\rm \text{A}$
用电器的电阻为$R=\dfrac{U}{I}=5.7\;\rm \Omega$
将该用电器接入电路后电流为$I'=\dfrac{E}{R+r} \approx 0.00035\;\rm \text{A}\lt 0.07\;\rm \text{A}$
所以不能正常工作。
高中 | 传感器及工作原理题目答案及解析(完整版)