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高中物理
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综合题
1.
(2023高三上·东城期末)
大多数传感器都是以物理原理为基础,将不易测量的非电学量转换成便于测量的电学量。传感器的种类很多,应用也很广泛。
(1) 金属的电阻率随温度的升高而增大,利用这种性质可以制作温度传感器。某金属丝的阻值
随温度
变化的规律为
, 其中
与
均为定值。将其连入图甲所示的电路中,已知电源电动势为
, 内阻为
, 电流表为理想电表。求电流表的示数
与温度
的关系式。
(2) 有些半导体材料具有压阻效应,即当沿某一轴向受到外力作用时,其电阻率发生变化,利用这种性质可以制作压力传感器。图乙所示为某半导体薄膜压力传感器的电阻
随其所受压力
变化的曲线。若将电阻变化量的绝对值
与压力变化量的绝对值
的比值称为灵敏度
。请你估算压力为1N时该传感器的灵敏度(结果保留两位有效数字)。
(3) 为了研究随电梯一起运动的物体对电梯压力的变化规律,某同学将(2)中的压力传感器静置于电梯地板上,并将质量为400g的物体放在传感器上。在上升的电梯中,他利用手机中的加速度传感器测量了电梯的加速度。某段时间内电梯在竖直方向的加速度
随时间
变化的图线如图丙所示,其中以竖直向上为
的正方向。
取10m/s
2
。不考虑温度对传感器的影响,且压力变化时传感器可以迅速做出反应。估算在电梯上升过程中,物体对电梯压力大小的变化范围,并从灵敏度的角度评估所选器材能否帮助他比较精确地完成此项研究。
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