高中物理 3.3+4 生活中的传感器 简单的光控和温控电路

【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理 3.3+4 生活中的传感器简单的光控和温控电路（选学）课后知能检测教科版选
修3-2
1．有些洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的传感器是( )
A．温度传感器B．压力传感器
C．生物传感器D．红外线传感器
【解析】水位不同，压力不同，压力传感器能将压力信号转换为电信号，B正确．【答案】 B
2．为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的( ) A．压敏性B．光敏性
C．热敏性D．三种特性都利用了
【解析】由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗)，所以选B，虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外，还与季节有关，因此C 错；灯亮熄与压力更无关系，A错、D错．
【答案】 B
3．模糊洗衣机是“模糊家电”的一种．下列关于模糊家电的认识，正确的是( ) A．模糊是一种类似于浆糊的高科技产品
B．模糊是一个数学概念，因模糊集合理论而得名
C．模糊家电就是不清晰、不标准的家电
D．模糊家电是揉入人们对家电使用的经验知识，并据此建立操作模式，可模仿人的思维作出操作判断的家用电器
【解析】模糊家电是揉入人们对家电使用的经验认识，并据此建立操作模式，可模仿人的思维作出操作判断的家用电器．其中操作模式的建立，利用了数学家提出的模糊集合理论，故而得名．
【答案】BD
4．“嫦娥二号”卫星上携带7件探测仪器，其中可能有( )
A．味觉传感器B．气体传感器
C．听觉传感器D．视觉传感器
【解析】“嫦娥二号”卫星是为探测月球而发射的在轨卫星，而月球上无气体，所以不需要气体传感器和听觉传感器，当然也用不到味觉传感器，但需要的是为月球“照相”的
视觉传感器——CCD立体相机．
【答案】 D
5．许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是( )
A．该传感器能够测量的物理量是位移和温度
B．该传感器能够测量的物理量是位移和光强
C．该传感器能够测量的物理量是光强和声音
D．该传感器能够测量的物理量是压力和位移
【解析】由题意可以猜想该传感器能够感受光强弱的变化及声音(或振动)的变化，A、B、D错，C对．
【答案】 C
6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化成电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控开关
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
【解析】电视遥控器是利用红外线遥控的，与红外线报警装置的工作原理相同．A对．【答案】 A
7．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图3－3－9所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件放入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是( )
A．放入热水中与不放入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B．放入热水中与不放入热水中相比，欧姆表示数无变化，这只元件一定是定值电阻C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻
D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻
【解析】热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化，定值电阻和热敏电阻不随之变化．【答案】AC
8．下说法正确的是( )
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
【解析】话筒是将声音信号转化为电信号的装置，A错；电熨斗内的双金属片，是利用它的热胀冷缩程度的不同，使电路随温度的改变实现通、断的，B正确；电子秤所使用的测力装置是力传感器，C正确；半导体热敏电阻温度越高，它的电阻值越小，D错．【答案】BC
9．小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照示意图3－3－10，下列对故障判断正确的是( )
恒温箱温度自动控制系统示意图
A ．只可能是热敏电阻出现故障
B ．只可能是温度设定装置出现故障
C ．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障
D ．可能是加热器出现故障
【解析】 恒温箱内温度持续升高，说明加热器没损坏，不能选D.无法自动控制，而经检查控制器又没故障，说明控制器没问题．热敏电阻或温度设定装置出现故障都能使温度持续升高，故选C.
【答案】 C
10．(2013·雅安中学高二检测)如图3－3－11甲所示，M 是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n 1∶n 2＝10∶1，接线柱a 、b 接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示．变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 2为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器，R 1为一定值电阻．下列说法中正确的是( )
图3－3－11
A ．电压表V 的示数为22 V
B ．此交变电源的频率为0.5 Hz
C ．当传感器R 2所在处出现火警时，A 的示数减小
D ．当传感器R 2所在处出现火警时，V 的示数减小
【解析】 交变电流的有效值为U ＝U m
2＝220 V ．由U 1U 2＝n 1
n 2
得U 2＝n 2n 1U 1＝22 V ，电压表测量的是电阻R 2两端的电压，A 错误；交变电流的频率f ＝1T ＝50 Hz ，B 错误；R 2所在处出现
火警时，R 2减小，I 2增大，R 1两端的电压增大，故电压表的示数减小，D 正确；因为输入功率等于输出功率即U 1I 1＝U 2I 2，故I 1增大，即A 的示数增大，C 错误．
【答案】 D
11．如图3－3－12所示为某种电子秤的原理示意图，AB 为一均匀的滑线电阻，阻值为R ，长度为L ，两边分别有P 1、P 2两个滑动头，P 1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN 上保持水平状态而上下自由滑动．弹簧处于原长时，P 1刚好指着A 端，P 1与托盘固定相连．若P 1、P 2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k ，托盘自身质量为m 0，电源电动势为E ，内阻不计，当地的重力加速度为g .求：
图3－3－12
(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P 1与A 端的距离x 1；
(2)托盘上放有质量为m 的物体时，P 1与A 端的距离x 2；
(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P 2，使P 2离A 端的距离也为x 1，从而使P 1、P 2间的电压为零．校准零点后，将物体m 放在托盘上，试推导出物体质量m 与P 1、P 2间的电压U 之间的函数关系式．
【解析】 托盘的移动带动P 1移动，则P 1、P 2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R 为均匀滑线电阻，则其阻值与长度成正比．
(1)由力的平衡知识有：m 0g ＝kx 1，解得x 1＝m 0g k . (2)放上物体m 重新平衡后：m 0g ＋mg ＝kx 2，
解得x 2＝m ＋m 0g k
. (3)由闭合电路欧姆定律知：E ＝IR ，由部分电路欧姆定律知：U ＝IR 串(R 串为P 1、P 2间电阻)
由R 串R ＝x L ，其中x 为P 1、P 2间的距离，则x ＝x 2－x 1＝mg k ，联立解得：m ＝kLU gE
.
【答案】(1)m0g/k(2)(m＋m0)g/k(3)m＝kLU/gE
12．全自动洗衣机有一个水位开关，它是一个压力开关．水位开关的工作原理是利用开关内的空气随着水位上升所增加的压力，使开关动作，关闭水阀．在排水时，随着水位的下降，空气室内的压力随之下降，开关回复到初始位置．从图3－3－13中可看到当水注进洗衣机桶后，空气很快被封闭在左侧小管中，随着水位的上升，封闭空气的压强增大．通常桶内外液面差H为15～35 cm，设大气压为1×105 Pa.求：
图3－3－13
(1)封闭空气的压强数值大约有多大？
(2)若橡胶膜片的半径为2.5 cm，则压缩空气对橡胶膜片的压力有多大？
(3)如图3－3－14是一全自动洗衣机中的脱水桶，脱水桶的直径为38 cm，脱水桶工作时的转速为820 r/min，则脱水桶工作时衣服所具有的向心加速度为多少？是重力加速度的几倍？为什么脱水桶能使衣服脱水？
图3－3－14
【解析】(1)封闭空气的压强数值可根据洗衣桶的水位差来确定．
因p＝p0＋ρ水gH，故封闭空气的压强在1.015×105～1.035×105 Pa之间．
(2)由F＝pS得压缩空气对橡胶膜片的压力在199～203 N之间．
(3)脱水桶工作时衣服紧靠脱水桶一起做匀速圆周运动．
则由a＝ω2r可得衣服所具有的向心加速度为1 400 m/s2，是重力加速度的143倍．由此可见，一个水滴所需要的向心力，大约是其自身重力的143倍，衣服不可能提供给水滴这样大的向心力，于是水与衣服就分离了，并从脱水桶的小孔中飞出去．【答案】(1)在1.015×105～1.035×105 Pa之间
(2)在199～203 N之间(3)1 400 m/s2是重力加速度的143倍衣服不可能提供给水滴这样大的向心力，于是水与衣服就分离了，并从脱水桶的小孔中飞出去。