2018-2019学年教科版高中物理选修3-2练习第三章 传感器第3.4节含解析
最新教科版高中物理选修3-2学案：第三章 传感器1传感器 温度传感器和光传感器 Word版含答案
学案1 传感器 温度传感器和光传感器[学习目标定位] 1.知道传感器的定义，理解其工作原理.2.了解热敏电阻、敏感元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理．1．用多用电表测电阻时，首先选择欧姆挡，然后进行欧姆调零，指针指在表盘的中值附近测得的阻值较准确． 2．电阻率ρ是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越小，导电性能越好，定义式为ρ＝RS l.3．平行板电容器的电容C ＝εr S 4πkd .一、传感器1．定义：把被测的非电信息按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置．2．结构：由敏感元件和处理电路组成．二、敏感元件的原理敏感元件就其感知外界信息的原理而言，可分为如下几类：1．物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应．2．化学类：基于化学反应的原理．3．生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能．三、温度传感器1．热双金属片温度传感器：针对热双金属片对温度的感知表现为形变的特性，常常用在温度控制装置中． 2．热电阻传感器：电阻与温度关系为R ＝R 0(1＋θt )．3．热敏电阻传感器：(1)NTC 热敏电阻：温度升高，电阻减小．(2)PTC 热敏电阻：温度升高，电阻增大．四、光传感器1．原理：有些金属或半导体材料在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化．2．应用：光电式烟尘浓度计、光电式转速表.一、传感器[问题设计] 在现代生活中，我们时刻能感受到自动控制带给我们的便利，如马路上的路灯夜晚发光白天自动熄灭；当你走近自动门时它会自动打开，当你离开时它会自动关闭；电冰箱启动后，会自动控制压缩机工作，使冰箱内保持所设定的低温……，这其中的“机关”是什么？ 答案 在这些电路中分别安装了不同的传感器．[要点提炼]1．各种传感器的作用都是把非电学量转换成电学量．2．传感器的结构――→非电信息敏感元件→处理电路――→电信息3．敏感元件能直接感受非电信息，并把其变换成易于测量的物理量，形成电信号．常见的敏感元件有力敏元件、光敏元件、热敏元件、磁敏元件、气敏元件等．4．处理电路能把微小的信号进行放大，并除去干扰信号，使敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的电学量．二、敏感元件的原理[问题设计]1．如图1所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R t 的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在R t 上擦一些酒精，表针将如何摆动？若用吹风机将热风吹向电阻，表针将如何摆动？图1答案由于酒精蒸发，热敏电阻R t温度降低，电阻值增大，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻R t温度升高，电阻值减小，指针将向右偏．2．如图2所示连接电路．把磁铁靠近或远离干簧管，观察电路中所发生的现象．你认为干簧管起了什么作用？图2答案把磁铁靠近干簧管时，簧片在磁场的作用下会磁化为异名磁极相对的磁铁．当磁力大于簧片的弹力时，两者紧密地接触，电路连通，灯亮．因此，干簧管串联在电路中就成为一个由磁场控制的开关．[要点提炼]1．热敏电阻是用半导体材料制成的，它具有电阻随温度灵敏变化的特性，可以实现对温度的测量．2．干簧管是一种能感知磁场的敏感元件，在电路中的作用就是个由磁场控制的开关．三、温度传感器[问题设计]如图3所示为电熨斗的构造，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属．图3(1)常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？答案(1)常温时，电熨斗的上、下触点接触，这样电熨斗接通电源后能进行加热．当温度过高时双金属片膨胀，因上层的热膨胀系数较大，故上层膨胀的厉害，双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度后，两触点分离，电路断开，电热丝停止加热；当温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热．(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，也就是要求双金属片弯曲程度较大时，两触点分离，所以应使调温旋钮下旋．反之熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，应使调温旋钮上旋．[要点提炼]1．热双金属片温度传感器是由两种膨胀系数相差较大的不同金属片焊接或轧制成一体后组成．它对温度的感知表现为热双金属片的形变，可以用它控制电路的通断．2．热敏电阻：用半导体材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大．(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小．3．金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻．4．热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差．四、光传感器1．自动门和公共场所的非触摸式自动水龙头利用了红外光传感器．2．在环境监测、火灾报警等装置中通常利用光电式烟尘浓度计工作．3．在工农业生产、交通运输等行业中较多地采用光电式转速表进行转数的测量．一、对传感器的认识例1如图4是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．图4其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况．(1)你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)．(2)将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？解析(1)由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化．当油量减少时，R的数值会增大，电路中的电流会减小，c、d间的电压会减小．当把电压表接在c、d两点间，电压表示数减小时，表示油量在减少．(2)①把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R 增大，电压表的示数增大．②把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小．答案(1)c、d减小(2)见解析二、对热敏电阻的认识及应用例2如图5所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U 关系曲线图．图5(1)为了通过测量得到图示的I－U关系的完整曲线，在图6甲、乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________.(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)图6(2)在图丙所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________ V；电阻R2的阻值为________ Ω.(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子：______________________________________.解析(1)应选择图甲，原因是图甲所示电路电压可从0调到所需电压，调节范围较大(或图乙所示电路不能测得0附近的数据)．(2)根据欧姆定律可得I 1＝U R 1＝9250A ＝0.036 A 所以I 2＝I －I 1＝0.07 A －0.036 A ＝0.034 A.由热敏电阻的I －U 关系曲线可知，当I ＝0.034 A ＝34 mA 时，U T ＝5.2 V所以R 2＝U －U T I 2＝9－5.20.034Ω≈111.8 Ω. 答案 (1)甲 原因见解析(2)5.2 111.8(3)热敏温度计(提出其他实例，只要合理均对)三、对光传感器的认识及应用例3 如图7所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试说明其工作原理．图7解析 光源1发出的光线经半透半反镜3，分成两束强度相等的光线．一束光线直接到达光电转换电路7上，产生作为被测烟尘浓度的参比信号．另一束光线经反射镜4穿过被测烟尘5到达光电转换电路6上，其中一部分光线被烟尘吸收或因散射而衰减，烟尘浓度越高，光线的衰减量越大，到达光电转换电路6的光就越弱．两路光线分别转换成电压信号U 1、U 2，如果U 1＝U 2，说明被测的光路上没有烟尘，相反，如果U 1、U 2相差较大，说明烟尘浓度较大，因此可用两者之比，算出被测烟尘的浓度．答案 见解析例4 如图8所示，R 1、R 2为定值电阻，L 为小灯泡，R 3为光敏电阻，当入射光强度增大时( )图8A ．电压表的示数增大B ．R 2中电流减小C ．小灯泡的功率增大D ．电路的路端电压增大解析 当光强度增大时，R 3阻值减小，外电路电阻随R 3的减小而减小，R 1两端电压因干路电流增大而增大，即电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A 项正确，D项错误．由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确．结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确．答案ABC1．(对传感器的认识)关于传感器，下列说法正确的是( )A．所有传感器都是由半导体材料制成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．水银温度计是一种传感器答案 B解析大多数传感器是由半导体材料制成的，某些金属也可以制成传感器，如金属热电阻，故A错，B对；传感器将非电学量转换为电学量，因此传感器感知的应该是“非电信号”，故C错；水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传感器，故D 错．2．(对电容式传感器的认识)电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值．如图9所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确．．．的是( )图9A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器可以用来测量速度答案 D解析甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图液面高度变化能导致极板正对面积变化；丙图F变化能导致极板间距变化；丁图中位置变化导致电介质变化．所以，甲、乙、丙、丁分别是测角度、液面高度、压力、位移的物理量．故选D.3．(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析)如图10所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，R T为负温度系数热敏电阻，R G为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是( )图10A．温度不变，光照增强B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强D．温度升高，光照减弱答案AC4．(对光传感器的认识)烟雾散射火灾报警器使用的是( )A．光传感器B．温度传感器C．红外传感器D．超场波传感器答案 A解析烟雾散射火灾报警器是烟雾进入报警器后，光被散射，照到报警器中的光传感器上，使电路接通，报警器工作，发出警报，A对，B、C、D错．题组一对传感器的认识1．传感器担负着信息采集的任务，它可以( )A．将力学量(如形变量)转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将光学量转变成电学量D．将电学量转变成力学量答案ABC解析传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B、C对，选项D错．2．关于干簧管，下列说法正确的是 ( )A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的答案CD解析干簧管能感知磁场，是因为当两个簧片所处位置的磁场方向相同时，两个簧片被磁化而接通，所以是做开关来使用的，当磁场靠近或远离的时候，就会实现闭合或断开．3.如图1所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的 ( )图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案 A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号．题组二对热敏电阻、金属热电阻的认识及电路分析4.如图2所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )图2A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显答案 C解析如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错；如果R为热敏电阻，读数变化非常明显，故C对，D错．5．如图3所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时( )图3A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱答案 C解析R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确．题组三对光传感器的认识及电路分析6．遥控器能调换电视机频道，利用的是光传感器．下列属于应用这类传感器的是( ) A．红外报警装置B．金属电阻温度计C．电子电路中使用的“干簧管”D．霍尔元件答案 A解析红外报警装置是利用的光敏电阻制成的光传感器，A正确；金属电阻温度计是利用的热敏电阻制成的传感器，B错误；干簧管利用的热敏电阻，C错误；霍尔元件利用的是霍尔效应，D错误．7．街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、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．三种特性都利用答案 B解析灯要求夜晚亮、白天熄．则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现自动控制，因此是利用半导体的光敏性，故选B. 8．如图4所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，下列说法中正确的是 ( )图4A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大答案AD解析光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，选项A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，选项D正确．9.如图5所示，R3是光敏电阻(光照时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b 两点等电势．当用光照射电阻R3时，则( )图5A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势．。
教科版高中物理选修3-2练习：第三章传感器第3(1)
[推荐]教科版高中物理选修3-2练习：第三章传感器第3第4节实验探究：简单的光控和温控电路1．在家用电器中使用最多的是______传感器，其次是______、______、____、磁、压力、烟雾、声敏等传感器．2．模糊洗衣机中的传感器有：______传感器、________传感器、________传感器、______传感器、________传感器、脏污程度传感器、脱水传感器等．3．集成电路又称IC，是在______上集合各种电子器件，实现某种特定功能的电路模块，它是__________中最重要的部分．4．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是( )A．生物传感器 B．红外传感器C．温度传感器 D．压力传感器5．下列器件是应用力传感器的是( )A．鼠标器 B．火灾报警器C．测温仪 D．电子秤6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上是电视机中的传感器把光信号转化为电信号的过程．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．电饭锅中控制加热和保温的温控器【概念规律练】知识点一生活中的传感器1．如图1所示为某种电冰箱内温度控制器的结构．铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸气，构成了一个温度传感器．膜盒3为扁圆形(图中显示它的切面)，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接．盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀．测温泡1安装在冰箱的冷藏室中.5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作．拉簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上．连杆9的下端是装在机箱上的轴．凸轮8是由设定温度的旋钮(图中未画出)控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力．(1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作，而在达到设定的低温后又自动停止工作？(2)为什么用凸轮可以改变设定的温度？图12．温度传感器是应用最广泛的传感器之一，一般由半导体材料的热敏电阻制成，它可以把热信号转换为电信号，进行自动控制，电饭锅、电饭煲的自动加热和保温就是借助于温度传感器来完成的．电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体．感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了．这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”．电饭锅的结构如图2所示，试回答以下问题：(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？图2知识点二简单的光控电路和温控电路3．路灯晚上为我们照亮道路，天亮之后熄灭，它是通过光线来实现自动控制的，使电路在天亮时自动切断，天黑则自动导通，图3可以模拟光控自动照明电路，其中各元件的参数如下，其中发光二极管相当于路灯．图3如何调试来实现天暗时自动发光，天亮时自动熄灭？4．使用电熨斗时，必须控制电加热过程，以免过热损坏衣服．这就要求，电熨斗的温度低于指定值时电加热器供电加热，温度高于指定值时要将电源关闭，请仿照上题中的光控电路设计一个温控电路．【方法技巧练】传感器问题的分析技巧5．电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多．在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，进行这样的控制，靠的是温度传感器．电熨斗中装有双金属片温度传感器，这种双金属片的作用是控制电路的通断，如图4所示为电熨斗的结构图，图中双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属的膨胀系数，请结合所学知识回答以下问题：图4(1)常温下，上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将起怎样的作用？(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？6．如图5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P1、P2两个滑动头，P1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，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压，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m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g.求：图5(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离x1；(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1，从而使P1、P2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P1、P2间的电压U之间的函数关系式．1．如图6所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断( )A．θ′＝θ B．θ′<θC．θ′>θ D．不能确定θ和θ′的关系2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器 B．温度传感器C．声传感器 D．压力传感器3. 惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计构造和原理的示意图如图7所示：沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为x，则这段时间内导弹的加速度( )图7A．方向向左，大小为kx/mB．方向向右，大小为kx/mC．方向向左，大小为2kx/mD．方向向右，大小为2kx/m 4．某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求如图8所示．其工作方式是( )A ．A 与B 接信号电压，C 与D 跟被控电路串联B ．A 与B 接信号电压，C 与D 跟被控电路并联C ．C 与D 接信号电压，A 与B 跟被控电路串联D ．C 与D 接信号电压，A 与B 跟被控电路并联5．下列器件不是应用温度传感器的是( )A ．电熨斗B ．话筒C ．电饭锅D ．测温仪6．某市为了节约能源，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7．如图9所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O 是转动轴，A 是绝缘手柄，C 是闸刀卡口，M 、N 接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B ＝1 T 的匀强磁场中，CO 间距离为10 cm ，当磁场力为0.2 N 时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO 中通过的电流的大小和方向为( )图9A ．电流方向C→O B．电流方向 ．电流大小为．电流大小为8．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小．实验时，把图10甲中的小球举高到绳子的悬点O 处，然后让小球自由下落．用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示．根据图线所提供的信息，以下判断正确的是( )图10A．t2时刻小球所处位置是运动中最高点B．t1～t2期间小球速度先增大后减小C．t3时刻小球动能最小D．t2与t5时刻小球速度大小不同9．如图11所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是( )图11A．正在增加，＝ B．正在减弱，＝mgdnqC．正在减弱，＝ D．正在增加，＝mgdnq10．一般的电熨斗用合金丝做发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图12中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣服厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大的范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3，被称为“PTC”的特殊材料做发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图12中实线②所示．图12根据图线分析：(1)为什么处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？(2)通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在______＜t＜______范围之内．11．青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0：照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构如图13所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.图13(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图．光敏电阻R1，符号灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V ，符号保护电阻R2，符号电磁开关，符号蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干．(2)回答下列问题：①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为__________V，保护电阻R2的阻值范围为________Ω.②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明．答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子．答：________________________________________________________________________.第3节生活中的传感器第4节实验探究：简单的光控和温控电路答案课前预习练1．温度湿度气体光2．水位负载量水温布质洗涤粉3．硅板电子设备4．C [空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，故C正确．] 5．D [鼠标器中的传感器是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中传感器是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应变片，是力传感器，D正确．] 6．A [遥控器发出红外线，电视中的传感器感知红外线，是红外线传感器，所以A选项正确．]课堂探究练1．见解析解析(1)冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜盒 3通过小柱体带动弹簧片4，使动触点5与静触点6接触，控制压缩机自动开始工作，而在达到设定的温度时弹簧带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作．(2)凸轮逆时针转动会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与弹性金属膜盒3共同控制弹簧片4的运动，而弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度．2．见解析解析(1)开始煮饭时用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸触点接通，电热板通电加热；手松开后，由于永磁体与感温磁体的吸引，按钮不会恢复到图示状态．(2)煮饭时，水沸腾后锅内保持100℃不变，因为水的沸点为100℃，只要有水温度就不变．(3)水分被大米吸收后，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．(4)如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于“居里点103℃”电饭锅不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电．3．见解析解析将光敏电阻用黑纸包住使它不被光照亮，如果发光二极管不亮，则调节电位器R1，直到发光二极管发光为止．然后将包裹光敏电阻的黑纸打开，看它是否熄灭，如果此时发光二极管不熄灭，则再调节电位器．反复使光敏电阻遮光或见光，直到可以实现发光二极管在光敏电阻有光照时熄灭，无光照时发光为止．4．见解析解析只需将上题光控电路中的光敏电阻RG换成热敏电阻RT即可，用讯响器发声代表电加热器通电，电路如下图所示调试时：调试R1使RT的温度低于某一指定值时M741后面的电路接通，使RT的温度高于某一指定值时M741后面的电路断开．5．(1)常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片上、下表面受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小．则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热，温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性铜片升降，从而改变触点接触的位置，达到控制不同温度的目的．6．(1) (2)m＋m0g,k) (3)m＝U解析托盘的移动带动P1移动，使P1、P2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为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比．(1)由力的平衡知识知m0g＝kx1，解得x1＝m0gk(2)放上重物重新平衡后m0g＋mg＝kx2解得x2＝m＋m0g,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，由＝，其中x为P1、P2间的距离，则x＝x2－x1＝mgk联立解得m＝U方法总结分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等．(2)输出信号分析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律．(3)电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律．(4)执行机构工作分析传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．课后巩固练1．B [光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始时有光照射，光敏电阻的阻值较小，当手掌挡住部分光线时，光敏电阻的阻值增大，因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针张角越小，所以选项B正确．] 2．D [当电梯门碰到人或其他障碍物时立即停止关门以防挤伤人，故为压力传感器．] 3．D [滑块随导弹一起做加速运动，向左偏离O点的距离为x，使左侧弹簧被压缩，右侧弹簧被拉长，则滑块所受合力为2kx，方向向右，故加速度方向向右．由牛顿第二定律得：2kx＝ma，滑块加速度大小为：a＝2kx/m，故选D.] 4．A [A、B接电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用．故正确答案为A.]5．B 6．B [题目中半导体应能感知光照强度变化，并输出电信号，控制电路通断，所以利用了半导体的光敏性，故B正确．]C，由B＝得I＝＝2 A．→C，由B＝得I＝＝2 A．]8．B [小球下落的轨迹如右图所示，B处为绳子原长处，C处为小球重力与绳上拉力相等处，D处为小球下落的最低点，在F－t图中，0～t1小球在OB间下落，t1～t2小球在BD间下落，t2～t3小球由D回到B 处，t3～t4小球在BO间上升，而后下落至B点．由F－t图知，小球在t2时刻下落到最大距离，然后最大距离在逐渐减小，由以上分析知，小球的最大速度出现在C点，对应于t1～t2之间，A错，B对．小球动能最小出现在t2时刻或t3～t4间某时刻，C错误．t2和t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，D错误．] 9．D [K闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力．由楞次定律可判断磁场B正在增强，根据法拉第电磁感应定律E＝n＝U，又q＝mg得＝，故D正确．]10．(1)见解析(2)T6 T7解析(1)由于冷态时PTC材料电阻很小，故由P＝知，其发热功率很大，所以升温很快．(2)在T6～T7之间，电熨斗放出的热量和产生的热量才有可能相等，达到热平衡状态，所以电熨斗温度t自动地稳定在T6＜t＜T7范围之内．11．(1)见解析(2)①20160～320②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开③电磁起重机解析(1)要使光敏电阻能够对电路进行控制，且有光照时路灯熄灭，光敏电阻应与1、2串联，3、4与路灯串联，则电路图如右图所示．(2)①由U＝IR得励磁线圈允许加的最大电压Um＝ImR＝0.1×200V＝20 V；依据允许通过励磁线圈的电流最大值和最小值计算得R2min ＝＝Ω＝160 Ω，R2max＝＝Ω＝320 Ω，因此保护电阻R2的阻值范围为160～320 Ω；②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开．③电磁起重机．。
教科版 高中物理 选修3-2 第三章 传感器 寒假复习题(解析版)
绝密★启用前教科版高中物理选修3-2 第三章传感器寒假复习题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。
分卷I一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.下面哪一项不是现代传感器的应用()A．当你走近自动门时，门会自动打开B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦D．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员【答案】D【解析】宾馆的自动门是把人反射出来的红外线转化为电信号，利用了传感器；电饭锅工作当温度达到某特定值时，永磁体与感温磁体开始分离，会自动切断电源，利用了温度传感器；对一些生活中常见的自动控制元件，要知道其工作原理，比如；电饭煲、楼梯照明灯、电熨斗等．2.如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()A．正在增加，＝B．正在减弱，＝C．正在减弱，＝D．正在增加，＝【答案】D【解析】K闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力，由楞次定律可判断磁场B正在增强，根据法拉第电磁感应定律E＝n＝U，又q·＝mg得＝＝，故D正确．3.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是()①温度传感器②光传感器③声音传感器④热传感器A．①②B．②③C．③④D．②④【答案】B【解析】楼道灯控制电路中安装有光声控延时开关，它装有光敏感元件，用于感知外界光线的强弱，还安装有声敏感元件用于感知外界声响。
当白天外界光线较强时，光声控延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光线较弱且有声响时光声控延时开关处于导通状态，灯亮，延时一段时间后，开关断开，灯熄灭。
2016-2017学年物理高二教科版选修3-2课后训练：第3章3
课后训练1．关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是()．A．应变片是由导体材料制成的B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小C．传感器输出的是应变片电压D．外力越大，输出的电压差值越小2．下列说法正确的是()．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，这种传感器的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做温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大3．关于话筒，下列说法正确的是()．A．无论动圈式话筒、电容式话筒，还是驻极体话筒，作用相同，都将声波——力学量转换成了电压(或电流)——电学量B．电容式话筒和驻极体话筒原理相同，都是声波的变化引起电容变化，进而引起输出电压的变化C．动圈式话筒利用通电线圈在磁场中受安培力振动实现声向电的转化D．因为驻极体话筒价格便宜、灵敏度高，会场大都用驻极体话筒4．下列说法正确的是()．A．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同B．常温下，上下触点是接触的；温度过高时，双金属片发生弯曲，使上下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．电熨斗中的双金属片是一种半导体材料5．传感器是一种采集信息的重要器件．如下图所示是一种测定压力的电容式传感器．当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么()．A．当F向上压膜片电极时，电容将减小B．当F向上压膜片电极时，电容将增大C．若电流计指针摆动，则压力F发生变化D．若电流计有示数，则压力F不发生变化6．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是()．A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动7．如下图是电饭锅的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 ℃)时，会自动断开．S2是一个自动控温开关，当温度低于70 ℃时，会自动闭合；温度高于80 ℃时，会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，分流电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻丝R3＝50 Ω，两灯电阻不计．(1)试分析电饭煲的工作原理；(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；(3)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？答案与解析1.答案：B解析：应变片是由半导体材料制成的，A错误；应变片的表面拉伸时，R值变大，应变片压缩时，R值变小，B正确；传感器输出的是应变片两个电压的差值，外力越大，输出电压差值越大，C、D错误．2.答案：BC解析：话筒的作用是将声信号转换为电信号，故A错；电熨斗装有双金属片温度传感器来控制电路通断，B正确；电子秤用的是力传感器，故C对；半导体热敏电阻有三类，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，临界温度系数的热敏电阻的阻值在很小的温度范围内急剧下降，故D错．3.答案：AB解析：话筒的作用是将声音信号转换成电信号，故A正确；电容式话筒和驻极体话筒工作原理相同，都是声波振动时引起电容发生变化，进而引起输出电压的变化，故B正确；动圈式话筒中当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的线圈(叫做音圈)随着一起振动，音圈在永磁铁的磁场里振动，产生感应电流(电信号)．一般会场用的大多是动圈式话筒，故C、D选项错．4.答案：BC解析：电熨斗中装有双金属片传感器，且上层金属的热膨胀系数大于下层，故A错；常温下，上下触点是接触的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离，需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，故B、C正确．5.答案：BC解析：本题所示的压力电容式传感器是通过用外力改变电容器板间距离的形式来改变电容的，因此当外力F压膜片电极时，板间距离变小，电容变大，故B、C正确．6.答案：D解析：0～t1时间内，I不变，说明压敏电阻所受压力不变或不受压力，小车做匀速直线运动或匀加速直线运动；t1～t2时间内，I渐大，压敏电阻所受压力逐渐增大，小车做加速度逐渐增大的加速运动，至t2时刻加速度达到一定的值；t2～t3时间内，小车做匀加速直线运动，故正确选项为D.7.答案：见解析解析：(1)电饭锅盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭锅处于加热状态，加热到80 ℃时，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103 ℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭锅处于保温状态．由于散热，待温度降至70 ℃时，S2自动闭合，电饭锅重新加热，温度达到80 ℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．(2)加热时电饭锅消耗的电功率21UPR=并，保温时电饭锅消耗的电功率221UPR R=+并，其中23 2350050500 5005011R R RR R ⨯==Ω=Ω++并从而有1125005001211500111R R PP R ++===并并.(3)如果不闭合开关S1，开始S2是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80 ℃时，S2自动断开，功率降为P2，温度降低到70 ℃，S2自动闭合……温度只能在70～80 ℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．。
教科版2018-2019学年高中物理选修3-2第3章 传感器章末检测含解析
第三章传感器章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个很小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是()A．该传感器是根据电流的磁效应工作的B．该传感器是根据电磁感应原理工作的C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈不会产生感应电动势2．用多用电表的同一挡位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是() A．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大B．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小C．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大D．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小3．在如图1所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED 为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不变，下列说法正确的是()图1A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变4. 演示位移传感器的工作原理如图2所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想电压表，则下列说法正确的是()图2A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化C．物体M不动时，电路中没有电流D．物体M不动时，电压表没有示数5．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图3甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是()图3A．0～t1时间内，升降机一定匀速运动B．0～t1时间内，升降机可能减速上升C．t1～t2时间内，升降机可能匀速上升D．t1～t2时间内，升降机可能匀加速上升6.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了一个判断小车运动状态的装置，其工作原理如图4(a)所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数变化与时间t的关系如图(b)所示，下列判断正确的是()图4A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动图57．如图5所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属片向下移动时()A．电路中的电流减小，油箱内油面降低B．电路中的电流减小，油箱内油面升高C．电路中的电流增大，油箱内油面降低D．电路中的电流增大，油箱内油面升高8．如图6所示的是一个电容式传感器，在金属线a的外面涂一层绝缘的电介质后放在导电液体中构成一个电容器，a与导电液体就是该电容器的两极．今使该电容器充电后与电源断开，并将a与静电计的导体球相连，插入导电液体中的电极b与静电计外壳相连，则当导电液体深度h变大时()图6A ．引起两极间正对面积变大B ．电容器的电容将变小C ．电容器两极间的电压将变大D ．以上说法都不正确9．计算机键盘是由两个金属切片组成的小电容器，该电容器的电容可用公式C ＝εr S d计算，式中εr ＝9×10－12 F/m ，S 为金属片的正对面积，d 表示两金属片的间距．当键被按下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下了，从而给出相应的信号．设每个金属片的正对面积为50 mm 2，键未按下时两金属片的距离为0.6 mm.如果电容变化0.25 pF ，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下( )A ．0.15 mmB ．0.25 mmC ．0.35 mmD ．0.45 mm10．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．这种酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，在如图7所示的电路中，电压表示数U 与酒精气体浓度c 之间的对应关系正确的是( )图7 A ．U 越大，表示c 越大，c 与U 成正比B ．U 越大，表示c 越大，但是c 与U 不成正比C ．U 越大，表示c 越小，c 与U 成反比二、填空题(本题共2小题，共20分)11．(10分)如图8所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T 两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R T 上擦一些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(填“左”或“右”)移动．图812．(10分)图9为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱的原理简图．图9箱内的电阻R 1＝20 kΩ，R 2＝10 kΩ，R 3＝40 kΩ，R t 为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图10所示．当a 、b 端电压U ab <0时，电压鉴别器会令开关S 接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内的温度升高；当U ab >0时，电压鉴别器会使S 断开，停止加热．则恒温箱内的温度恒定在________℃.图10三、计算题(本题共3小题，共40分)13．(12分)电热毯、电饭锅等人们常用的电热式家用电器，它们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同．图11为某种电热式电器的简化电路图，主要元件有电阻丝R1，R2和自动开关．图11(1)当自动开关S闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？(2)用电器由照明电路供电(U＝220 V)，设加热时用电器的电功率为400 W，保温时用电器的电功率为40 W，则R1和R2分别为多大？14．(13分)一热敏电阻在温度为80℃时阻值很大，当温度达到100℃时阻值就很小，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80℃到100℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图12所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝．请简述其工作原理．图1215．(15分)现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图13所示，试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程．图13第三章 传感器 章末检测 答案1．B [当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，使处于永磁体磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生改变，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号，这是电磁感应的工作原理，所以B 选项正确．]2．AD [热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，而多用电表的零刻度在表盘的右侧，所以温度越高，多用电表指针偏角越大，选项A 正确，选项B 错误．光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，所以光照越弱，阻值越大，故多用电表指针偏角越小，选项C 错误，选项D 正确．]3．A [滑动触头P 左移，使其电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R 减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果．]4．B [电压表为理想电表，则电压表不分流，故触头移动不会改变电路的电阻，也就不会改变电路中的电流，故A 项错误；电压表测的是触头P 左侧电阻分得的电压，故示数随物体M 的移动，亦即触头的运动而变化，故B 正确，C 、D 错误．]5．B [在0～t 1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动，故A 选项错误，B 选项正确．t 1～t 2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故不可能做匀速运动或匀加速运动，C 、D 两项都错．]6．D [从题图(b)可以看出，在t 1到t 2时间内，电流表示数逐渐增大，则压敏电阻的阻值逐渐减小，说明压敏电阻受到重球的压力越来越大，小车的加速度增大，故小车做变加速运动，A 、B 均错；在t 2到t 3时间内，电流不变，则说明重球对压敏电阻的压力不变，故小车做匀加速直线运动，C 错，D 对．]7．D [油面升高，金属片向下移动，R 接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，所以选项D 正确．]8．A [当导电液体深度h 变大时，相当于电容器的两极板的正对面积变大，由C ＝εr S 4πkd知，电容C 变大，而电容器充电后与电源断开，所以电容器所带电荷量Q 不变，由U ＝Q C知，电容器两极间的电压将变小．]9．A [由题给公式可知，键未按下时电容C 0＝εr S d ＝9×10－12×50×10－60.6×103 F ＝0.75×10－12 F恰能检测出信号的电容C ′＝C 0＋ΔC ＝(0.75＋0.25) pF ＝4C 03故d ′＝3d 4，Δd ＝d 4＝0.15 mm 所以A 正确．]10．B [题中给出传感器电阻r ′的倒数与酒精气体的浓度c 是正比关系，即1r ′＝kc ，电压表示数U ＝R 0E r ′＋R ＋R 0＋r ＝R 0E 1kc ＋R ＋R 0＋r ＝kR 0E k (R ＋R 0＋r )＋1c，可以看出电压与浓度的关系不是正比关系，但随浓度的增大而增大．]11．左 右解析 若往R T 上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻R T 温度降低，电阻值增大，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻R T 温度升高，电阻值减小，指针向右偏．12．35解析 设电路路端电压为U ，当U ab ＝0时，有U R 1＋R 2R 1＝U R 3＋R t R 3，解得R t ＝20 kΩ 由R t －t 图可知，当R t ＝20 kΩ时，t ＝35℃13．(1)S 闭合时，为加热状态；S 断开时，为保温状态 (2)121 Ω 1 089 Ω解析 (1)当S 闭合时，R 2短路，此时电路总电阻最小，由P ＝U 2R知，功率最大为加热状态，当S 断开时，R 1，R 2串联，电路总电阻最大，功率最小为保温状态．(2)S 闭合时，加热状态有P ＝U 2R 1① S 断开时，保温状态有P ′＝U 2R 1＋R 2② 联立①②得，R 1＝121 Ω，R 2＝1 089 Ω.14．见解析解析 开始水温较低时，R 1阻值较大，电阻丝R 2对水进行加热；当水温达到100℃左右时，R 1阻值变得很小，R 2被短路，将停止加热；当温度降低到80℃时，R 1阻值又变得很大，R 2又开始加热．这样就可达到保温的效果．15．电路图如下图所示工作过程：闭合S ，当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K 接通电炉丝加热．当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，吸合铁片P ，使触点K 断开，电炉丝断电，停止供热．当温度低于设计值，又重复前述过程．解析 热敏电阻R t 与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路．。
高中物理选修3-2-传感器巩固练习(含答案)
1.如图313所示，将一个光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射电阻时，表针自左向右偏角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的自左向右偏角为θ′，则可判断()图313A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定【解析】光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针自左向右的偏转角度变小，故B正确．【答案】B2.．用图314甲所示电路测量电流表的内阻，闭合电键S，当变阻器的滑片滑至c处时，电流表和电压表的读数分别为40 mA、9 V，已知图甲中热敏电阻的IU关系图线如图乙所示，则电流表的内阻为()甲乙图314A．0.14 ΩB．85 ΩC．140 ΩD．225 Ω【解析】当电流表读数为40 mA时，说明热敏电阻的电流为40 mA，由题图知热敏电阻两端电压U R＝5.6 V，则电流表两端电压U＝9 V－5.6 V＝3.4 V，由欧姆定律得R mA＝UI＝3.440×10－3Ω＝85 Ω，B正确．【答案】B3.(多选)如图316所示的电容式话简就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号．则当振动膜片向右振动时( )图316A ．电容器电容值增大B ．电容器所带电荷量减小C ．电容器两极板间的场强增大D ．电阻R 上电流方向自左向右【解析】 当振动膜片向右振动时，两极板间的距离d 减小，由电容公式C ＝εS 4πkd 知，C 增大，由E ＝U d 知，E 增大，A 、C 正确；由Q ＝CU 知，电容器所带电荷量Q 增大，电容器充电，电阻R 上电流方向自右向左，B 、D 错误．【答案】 AC4．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图319所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m ，电梯静止时电流表示数为I 0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列判断中不正确的是( )图319A．甲图表示电梯可能做匀速直线运动B．乙图表示电梯可能做匀加速上升运动C．丙图表示电梯可能做匀加速上升运动D．丁图表示电梯可能做变减速下降运动【解析】匀速时物体受力与静止时相同，电流应为I0，A项正确；匀加速上升时物体超重，压力恒定，电流恒定且大于I0，B项正确，C项错误；丁图电流减小，电路中的电阻增大，故此过程压力减小，可能为变减速下降运动，D项正确．【答案】C【解析】匀速时物体受力与静止时相同，电流应为I0，A项正确；匀加速上升时物体超重，压力恒定，电流恒定且大于I0，B项正确，C项错误；丁图电流减小，电路中的电阻增大，故此过程压力减小，可能为变减速下降运动，D项正确．【答案】C5.温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图3114甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻R g保持不变，R 为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是()甲乙图3114A．60 ℃B．80 ℃C．100 ℃D．120 ℃【解析】由图乙知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R1＝4 kΩ，则由I1＝ER1＋R g可得R g＝0.5 kΩ，当电流I2＝3.6 mA时，由I2＝ER2＋R g，可得R2＝2 kΩ，结合图乙此时温度为120 ℃，故选D.【答案】D6.小强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．参照图333，下列对故障判断正确的是()图333A．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】由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误．若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误．【答案】C常见敏感电阻问题的处理方法1．明确各敏感电阻的特性明确这些敏感电阻随所处环境的温度、光照、磁场、压力等的变化而灵敏变化的情况，能从各自的特性曲线上了解或求得所需要的信息．2．明确所考查电学实验的原理及方法，这是解题的关键．3．将敏感电阻的特性与电学实验的原理方法相结合，运用所学的电学规律(如欧姆定律等)或力学规律(如牛顿运动定律等)解题．。
2017-2018高中物理(粤教)选修3-2学案：第三章 传感器 第三～四节 Word版含答案
第三节传感器的应用第四节用传感器制作自控装置[学习目标]1.了解传感器在生活和生产中的应用，尝试运用传感器的知识解释一些生活中的问题.2.了解传感器应用的一般模式.3.能设计简单的应用传感器的控制电路．一、传感器的应用[导学探究] 日常生活中的传感器是一个大家族，也是我们的好朋友，假如没有这些传感器，将会给我们的生活带来诸多不便，请观察和思考一下，在生活中有哪些传感器？答案电冰箱、电熨斗、空调机中要用到温度传感器；自动门、家电遥控器、防盗报警器中要用到红外线传感器．[知识梳理]1．生活中的传感器电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等与温度控制相关的家用电器，几乎都要用到温度传感器；自动门、家电摇控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等，均使用了红外线传感器；另外还有照相机中的光敏传感器、家用便携式电子秤的压力传感器等．2．农业生产中的传感器无人管理的自动灌溉系统利用了湿度传感器；自动化温室种植中，温室的自动控温就是在温度传感器的帮助下实现的；现代粮库采用了温度传感器和湿度传感器．3．工业生产中的传感器生产安全中，如将一种埋入式光纤传感器安置在大桥或水坝中，随时可以监测大桥或水坝的裂痕等安全隐患；在自动控制系统中，如数控机床中的位移测量装置就是利用高精度位移传感器(如光栅传感器)进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工．4．飞向太空的传感器在运载火箭、载人飞船中，应用传感器供遥测和遥控系统使用；对宇航员各种生理状况的测量有生理传感器，如测量血压、心电图、体温等．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)电子秤使用了压力传感器．( )(2)在电梯门口放置障碍物，电梯门会不停地开关，这是由于电梯门上有红外线传感器．( )(3)酒精浓度检测器，使用了温度传感器．( )答案(1)√(2)×(3)×二、用传感器制作自控装置[导学探究] 城市里的路灯，能够在天暗时自动开启，而在天亮时，自动熄灭，你知道该自动控制电路中有什么传感器吗？答案光电传感器[知识梳理] 课题：应用光敏电阻制作光控自动照明灯电路图1实验器材二极管V D、晶闸管V S、光敏电阻R G、电阻R(7.5MΩ)、灯泡L.实验原理由晶闸管V S与电灯L构成主回路，控制回路由R与R G组成的分压器及二极管V D构成，如图1所示．(1)当白天自然光线较强时，光敏电阻呈低电阻，与R分压后使晶闸管V S门电极处于低电平，V S关断．(2)当夜幕降临时，照在R G上的自然光线减弱，R G呈高阻，使V S的门电极处于高电平，V S获正向触发电压而导通，灯L亮．(3)改变R的阻值，即改变其与R G的分压比，可调整电路的起控点．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)随着科技的发展，传感器会应用在各行各业，生活的方方面面，可以完全取代人的作用．( )(2)当路灯自动控制电路做好后，不能随意调整路灯点亮熄灭的起控点．( )(3)路灯自动控制电路中的敏感元件是光敏电阻．( )答案(1)×(2)×(3)√传感器的应用实例分析传感器应注意的四个分析：(1)检测量分析：要清楚传感器所检测的非电学量，如温度、光、声、力等．(2)敏感元件分析：分析敏感元件的输入与输出信号，及输入与输出信号间的联系．(3)电路分析：分析传感器所在的电路结构，分析输入信号变化对电路电流、电压等产生的影响．(4)执行机构分析：分析非电学量与电学量之间的转换过程，分析根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．例1 (多选)为了锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图2所示是原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100N/cm.定值电阻R0＝5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25Ω，电源输出电压恒为U＝3V，理想电流表的量程为0～0.6A．当拉环不受力时，滑片P 处于a端．下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )图2A．小明在电路中连入R0的目的是保护电路B．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1AC．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处D．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处答案ABC解析若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此A正确；当拉环不受力时，滑片P在a端，由闭合电路欧姆定律得，I＝UR0＋R1＝0.1A，故B正确；拉力为400N时，由F＝kΔx，则Δx＝4cm，对应的电阻为R aP＝20Ω，R1接入电路的电阻R Pb＝5Ω，由闭合电路欧姆定律得，I′＝UR0＋R Pb＝0.3A，故D错，C正确．例2 (多选)电饭锅的结构图如图3所示，如果感温磁体的“居里温度”为103℃时，下列说法中正确的是( )图3A．常温下感温磁体具有较强的磁性B．当温度超过103℃时，感温磁体的磁性较强C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103℃，这时开关按钮会跳起D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起答案ACD1．(多选)如图4所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )图4A．严重污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响答案AD解析严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响，电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光的强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对．图52．小强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．参照图5，下列对故障判断正确的是( )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答案 C解析由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误．若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误．一、选择题(1～8题全为单选题)1．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是( )A．生物传感器B．红外传感器C．温度传感器D．压力传感器答案 C2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器B．温度传感器C．声传感器D．压力传感器答案 A解析在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故A 选项正确．3．当出现某疫情时，在机场、车站等交通出入口，使用红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是( )A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线具有荧光效应B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同答案 D解析红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确．4．如图1所示是自动调温式电熨斗，下列说法不正确的是( )图1A．常温时上下触点是接触的B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度控制在80℃断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下移一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些答案 C解析常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源，切断温度要升高则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错．5.如图2所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是 ( )图2A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联答案 A6．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图3所示的装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )图3A．多用电表应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B．多用电表应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡答案 D解析测电阻应选用欧姆挡．当温度升高时，热敏电阻受温度变化的影响，偏转角度增大，说明电阻阻值变小，所以应换用倍率小的挡．7．如图4所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则 ( )图4A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端答案 B解析根据温度变化，分析R的变化，确定电路中电流的变化，电流增大时，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下．当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误．当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下，故B正确．恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，故C、D 错误．8．某同学设计的家庭电路保护装置如图5所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法不正确的有( )图5A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起答案 C解析由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L2中磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L1中磁场变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K，切断家庭电路，选项D正确．二、非选择题9.如图6所示是热水器的恒温集成电路，R0是热敏电阻，温度较低时其阻值很大，温度较高时阻值很小．如果热水器中没有水或水温较高时，继电器会放开簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接通发热器．如果热水器中没有水时，电路中BC部分就处于________(选填“断路”或“短路”)状态，则在电路图的虚线框内的门电路应是________门，当温度较低时，门电路的输入端A是________(选填“高”或“低”)电势．图6答案断路与高解析热水器中没有水，BC部分相当于断路．热水器中没有水或水温较高时，继电器都能使发热器断路，故可判断虚线框内应是与门，当温度较低时，R0阻值较大，故门电路输入端A是高电势．。
2018-2019学年教科版高中物理选修3-2课件：第三章 传感器1
能是( AC )
A.温度不变，光照增强
B.温度升高，光照不变
C.温度降低，光照增强
D.温度升高，光照减弱
图10
答案
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答案
即学即用
如图4所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡， 当温度降低时( C )
A.R1两端的电压增大
B.电流表的示数增大
C.小灯泡的亮度变强
D.小灯泡的亮度变弱 图4
解析 R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，
热敏电阻R2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数变小，R1两端电
答案
知识梳理
传感器的定义及结构 (1)传感器通常是把被测量的非电信息(如力、温度、光、声、化学成分)， 按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置. (2)结构：
― 非―电――信――息→ 敏感元件 ―→ 处理器 ―电――信―息―→
即学即用
(多选)传感器担负着信息采集的任务，它可以( ABC ) A.将力学量(如形变量)转变成电学量 B.将热学量转变成电学量 C.将光学量转变成电学量 D.将电学量转变成力学量 解析 传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等) 转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件，故选项A、B、C 对，D错.
解析答案
(2)将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示 数变化有何不同？
解析 ①把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减 小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大. ②把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则 R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的 示数减小. 答案 见解析
2018-2019学年粤教版高中物理选修3-2 第三章 传感器 单元测试
2018-2019学年粤教版高中物理选修3-2 第三章传感器单元测试一、单选题1.如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是( )A. A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联B. A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联C. C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联D. C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联2.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（）①温度传感器②光传感器③声音传感器④热传感器．A. ①②B. ②③C. ③④D. ②④3.空调机、电冰箱和消毒柜都使用了( )A. 温度传感器B. 红外线传感器C. 生物传感器D. 压力传感器4.如图是测量汽车质量的地磅示意图，汽车的质量可通过电流表的示数读出，下列说法正确的是（）A. 电流表的示数越大说明被测汽车质量越大B. 电流表的示数越大说明被测汽车质量越小C. 把图中的电流表换成电压表同样能测量汽车的质量D. 地磅的最大量程只由弹簧的劲度系数决定，与电路的有关参数无关5.关于传感器，下列说法正确的是( )A. 所有传感器都是由半导体材料做成的B. 金属材料也可以制成传感器C. 干簧管是一种能够感知电场的传感器D. 传感器一定是通过感知电压的变化来传递信号的6.传感器是把非电学量(如温度、速度、压力等)的变化转换为电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图，从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况，关于两者关系的说法中正确的是( )A. C增大表示h减小B. C减小表示h增大C. C减小表示h减小D. C的变化与h变化无直接关系7.如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化为( )A. h增大B. h减小C. h不变D. 无法确定二、多选题8.下列器件是应用光传感器的是( )A. 鼠标器B. 火灾报警器C. 测温仪D. 电子秤9.燃气灶的点火开关有两种：一种是电脉冲点火开关，它是依靠干电池产生的电流脉冲经变压器输出非常高的电压，击穿空气后点火；另一种是电子压电点火开关，它的工作原理是压电陶瓷片受一定方向的外力作用而发生机械形变，相应地输出很高的电压，击穿空气后点火．下面对于这两种点火开关的理解正确的是（）A. 电脉冲点火开关是一种传感器B. 电子压电点火开关是一种传感器C. 压电陶瓷片完成的能量转化是电能转化为光能D. 压电陶瓷片完成的能量转化是机械能转化为电能10.美国科学家Willard S ．Boyle与George E ．Snith因电荷耦合器件（CCD）的重要发明获得2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有（）A. 发光二极管B. 热敏电阻C. 霍尔元件D. 干电池三、填空题11.传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量．热敏电阻随温度变化的图象如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：（1）为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)．（2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向________移动(填“左”或“右”)．12.为了节能和环保，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，照度单位为右图是某次实验时得到的光敏电阻随照度变化的图象，由图象可得出的结论________ 当天色暗到一定的程度时，光控开关会自动处于________ 状态选填“接通”或“断开”四、解答题13.一般说来，物体在温度升高时膨胀，温度降低时收缩，这一现象称为热胀冷缩．在相同的条件下，气体的热胀冷缩最显著，液体次之，固体最不显著．固体、液体、气体的这种性质都可以被利用．有一些电冰箱中的自动温度控制装置，就是根据气体热胀冷缩的性质制成的．如图是它的结构示意图，其中金属盒是用薄的弹性钢片制作，表面有一些环状波纹，内部密封有一定量的气体．结合图片尝试分析它的控温原理．五、实验探究题14.为了节能和环保，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）．某光敏电阻R P在不同照度下的阻值如下表：（1）根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线.（2）由图线可知阻值随照度变化的特点是：________．（3）如图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0（lx）时启动照明系统。
2018-2019版高中物理 第三章 传感器章末学案 教科版选修3-2
第三章传感器章末总结一、常见敏感元件的特点及应用1.光敏电阻光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强，电阻减小；光照减弱，电阻增大.2.热敏电阻和金属热电阻金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏电阻有正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻两种，正温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而减小.例1如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图.其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器.当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是 ( )图1A.I变大，U变大B.I变大，U变小C.I变小，U变大D.I变小，U变小答案 D解析R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小.R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确.例2如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置.则( )图2①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压增大②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压减小③当仅增大R2的阻值时，A、B之间的电压增大④当仅减小R2的阻值时，A、B之间的电压增大A.①③B.①④C.②③D.②④答案 C解析R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I 减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误.故应选C.二、传感器的应用1.传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用.(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量.(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构.(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作.2.处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：(1)传感器所在的信息采集部分；(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；(3)执行电路.例3如图3所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是( )图3A.L1灯亮B.L2灯亮C.L1、L2两灯同时亮D.L1、L2两灯都不亮答案 B解析由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达B时，左侧电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通，故B正确.。
2016-2017学年高三物理苏教版选修3-2习题 第三章 传感器 第4节 即时训练 Word版含答案
第三章第四节1．如图所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断( )A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定θ和θ′的关系【答案】B【解析】光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始时有光照射，光敏电阻的阻值较小，当手掌挡住部分光线时，光敏电阻的阻值增大，因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针张角越小，所以选项B正确．2．某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求如图所示．其工作方式是( )A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联【答案】A【解析】A、B接电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用．故正确答案为A.3．演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想电压表，则下列说法正确的是( )A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化C．物体M不动时，电路中没有电流D．物体M不动时，电压表没有示数【答案】B【解析】电压表为理想电表，则电压表不分流，故触头移动不会改变电路的总电阻，也就不会改变电路中的电流，故A项错误；电压表测的是触头P左侧电阻分得的电压，故示数随物体M的移动，亦即随触头的运动而变化，故B正确，C、D错误．4．(多选)如图所示为一个逻辑电势检测电路，A与被测点相接，则( )A．A为低电势，LED发光B．A为高电势，LED发光C．A为低电势，LED不发光D．A为高电势，LED不发光【答案】BC【解析】A为低电势时，Y为高电势，LED的电压小，不发光；A为高电势时，Y为低电势，LED的电压大，发光，故B、C正确．5．如图所示是电阻式温度计，一般是利用金属铂制作的，已知铂丝的电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道其温度．这实际上是一个传感器，它是将________________转化为______________来进行测量的．【答案】温度这个热学量 电阻这个电学量。
2019-2020学年教科版物理选修3-2新素养同步讲义：第三章 第3节 生活中的传感器 Word
姓名，年级：时间：第3节生活中的传感器1。
了解日常生活中常见的一些传感器及其应用．（重点＋难点)2．感受传感器技术给人类生活带来的便利，了解传感器应用的设计思路．(难点）一、洗衣机中的传感器1．水位传感器；2．负载量传感器；3．水温传感器；4．布质传感器；5．洗涤粉传感器；6．脏污程度传感器；7．脱水传感器．二、电冰箱中的传感器1．电冰箱主要由制冷系统和控制系统两大部分组成．控制系统主要包括：温度自动控制、除霜温度控制、过热及过电流保护等．2．电冰箱运行时，由温度传感器组成的温控器按设定的冰箱温度自动接通和断开电路，控制制冷压缩机的启动与停止．三、家用报警器1．有害气体报警器和可燃气体报警器．2．敲击防盗报警器和冲击防盗报警器．3．冲击防盗报警器由冲击传感器和执行电路两部分组成．其工作原理是:在静止状态下，不论传感器置于何种状态,钢球和外壳呈断开状态不会导通,一旦传感器受到外力冲击时，钢球受到扰动产生运动与外壳接通，便可触发执行电路,使报警装置开始工作．四、传感器与人的感官1．光传感器→人的眼睛．2．化学、生物传感器→人的鼻、舌．3．力学和振动传感器、温度传感器→人的手、足、皮肤等．4．声传感器→耳朵．5．湿度、大气压传感器→人的整体感觉作出的判断．夜晚，楼梯上漆黑一片,但随着我们的脚步声响，楼梯的灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼,而身后的灯则依次熄灭．这种楼梯灯控制装置好像能“看见”我们的到来，开灯迎接；又好像能“听到”我们的离去，关灯节能．这种“人性化”的功能是靠什么实现的呢？提示：靠电路中安装的一种能将声、光信号转换为电学量的传感器-—声光控延时开关实现的．各类传感器由敏感元件到转换电路的分析1．洗衣机水位控制装置使用的压力传感器是一种开关型的传感器．如图所示，当向内筒注水时,部分水进入气室,气室内压强增大，使传感器的膜片向上凸起，从而使动触点a与下面的静触点b分离,并与上面的静触点c接触，从而接通控制电路，关闭进水电磁阀门，同时接通洗涤电动机电源，开始洗涤衣物．2．电冰箱的工作过程:电冰箱运行时,由温度传感器组成的温控器按设定的冰箱温度自动接通和断开电路，控制制冷压缩机的启动与停止．当给冰箱加热除霜时，由温度传感器组成的除霜温控器将会在除霜加热器达到一定温度时,自动断开加热器的电源，停止除霜加热．当压缩机负荷过大、发生某些故障以及电压过低或过高不能正常启动时，都可能引起电动机电流的增大而烧坏电动机，这时过热及过电流保护装置会及时切断电源，对电动机实行保护．3．火灾报警器(1）组成：光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板(如图所示）．(2)工作原理：平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上,其电阻减小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．命题视角1 力传感器的应用如图所示为一种常见的身高体重测量仪．测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回,被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔．质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比．当测重台没有站人时,测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台,测量仪记录的时间间隔为t,输出电压为U，则该同学身高和质量分别为（)A．v（t0－t），错误!UB.错误!v(t0－t），错误!UC．v（t0－t)，错误!(U－U0)D.错误!v（t0－t),错误!（U－U0)［解析］设测量仪高度和人的身高分别为H和h,根据题意,没有站人时有H＝v错误!，站人时有H－h＝v错误!，得h＝错误!v；又由传感器输出的电压与作用在其上的压力成正比，则没有站人时U0＝kM0g，站人时U＝k（M0＋m）g，得m＝错误!（U－U0），故D项正确．[答案］D命题视角2 温度传感器的应用如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin 134t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为值班室的显示器,显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出），R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是（)A．A1的示数不变,A2的示数增大B．A1的示数增大，A2的示数增大C．V1的示数增大,V2的示数增大D．V1的示数不变，V2的示数减小[解析] 当传感器R2所在处出现火情时，R2的电阻减小,导致电路的总的电阻减小,所以电路中的总电流将会增大，A1测量的是原线圈中的总的电流,由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流A1示数也要增大；由于电源的电压不变，原副线圈的电压也不变,所以V1的示数不变，由于副线圈中电流增大，R3的电压变大，所以V2的示数要减小，即R1的电压也要减小，所以A2的示数要减小,A、B、C错误;D正确．[答案] D命题视角3 光传感器的应用电源、开关S和S′、定值电阻R1、光敏电阻R2和电容器连接成如图所示电路，电容器的两平行板水平放置．当开关S、S′闭合，并且无光照射光敏电阻R2时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点．当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，则（)A．液滴向下运动B．液滴仍然静止C．R2两端的电势差是否升高无法分析D．当光照强度不变时断开S′，把电容器的上极板向上移动一小段距离，则上极板的电势比A 点的电势高[解析］当用强光照射光敏电阻R2时,光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，R1两端间的电压增大，电容器的电压增大，板间场强增大,液滴所受的电场力增大，液滴向上运动,故A、B错误;当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小,电路中电流增大,R2两端间的电压：U R2＝E－I（R1＋r)一定减小，故C错误；当光照强度不变时断开S′，电容器的带电量不变，电势差:U R1＝错误!＝错误!＝错误!,把电容器的上极板向上移动一小段距离，d变大,故电势差U R1变大，由于下极板电势为零,故上极板的电势比A点的电势高,故D正确．[答案］D1。
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第3节生活中的传感器第4节实验探究：简单的光控和温控电路1．在家用电器中使用最多的是______传感器，其次是______、______、____、磁、压力、烟雾、声敏等传感器．2．模糊洗衣机中的传感器有：______传感器、________传感器、________传感器、______传感器、________传感器、脏污程度传感器、脱水传感器等．3．集成电路又称IC，是在______上集合各种电子器件，实现某种特定功能的电路模块，它是__________中最重要的部分．4．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是()A．生物传感器B．红外传感器C．温度传感器D．压力传感器5．下列器件是应用力传感器的是()A．鼠标器B．火灾报警器C．测温仪D．电子秤6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上是电视机中的传感器把光信号转化为电信号的过程．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．电饭锅中控制加热和保温的温控器【概念规律练】知识点一生活中的传感器1．如图1所示为某种电冰箱内温度控制器的结构．铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸气，构成了一个温度传感器．膜盒3为扁圆形(图中显示它的切面)，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接．盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀．测温泡1安装在冰箱的冷藏室中.5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作．拉簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上．连杆9的下端是装在机箱上的轴．凸轮8是由设定温度的旋钮(图中未画出)控制的，逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力．(1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作，而在达到设定的低温后又自动停止工作？(2)为什么用凸轮可以改变设定的温度？图12．温度传感器是应用最广泛的传感器之一，一般由半导体材料的热敏电阻制成，它可以把热信号转换为电信号，进行自动控制，电饭锅、电饭煲的自动加热和保温就是借助于温度传感器来完成的．电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体．感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了．这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”．电饭锅的结构如图2所示，试回答以下问题：(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动地发生哪些动作？(4)如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？图2知识点二简单的光控电路和温控电路3．路灯晚上为我们照亮道路，天亮之后熄灭，它是通过光线来实现自动控制的，使电路在天亮时自动切断，天黑则自动导通，图3可以模拟光控自动照明电路，其中各元件的参数如下，其中发光二极管相当于路灯．图3如何调试来实现天暗时自动发光，天亮时自动熄灭？4．使用电熨斗时，必须控制电加热过程，以免过热损坏衣服．这就要求，电熨斗的温度低于指定值时电加热器供电加热，温度高于指定值时要将电源关闭，请仿照上题中的光控电路设计一个温控电路．【方法技巧练】传感器问题的分析技巧5．电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多．在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，进行这样的控制，靠的是温度传感器．电熨斗中装有双金属片温度传感器，这种双金属片的作用是控制电路的通断，如图4所示为电熨斗的结构图，图中双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属的膨胀系数，请结合所学知识回答以下问题：图4(1)常温下，上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将起怎样的作用？(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？6．如图5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P1、P2两个滑动头，P1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，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压，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m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g.求：图5(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离x1；(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1，从而使P1、P2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P1、P2间的电压U之间的函数关系式．1．如图6所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断()图6A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定θ和θ′的关系2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是()A．光传感器B．温度传感器C．声传感器D．压力传感器3. 惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计构造和原理的示意图如图7所示：沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为x，则这段时间内导弹的加速度()图7A．方向向左，大小为kx/mB．方向向右，大小为kx/mC．方向向左，大小为2kx/mD．方向向右，大小为2kx/m4．某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求如图8所示．其工作方式是()图8A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联5．下列器件不是应用温度传感器的是()A．电熨斗B．话筒C．电饭锅D．测温仪6．某市为了节约能源，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7．如图9所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm，当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为()图9A ．电流方向C →OB ．电流方向O →C C ．电流大小为1 AD ．电流大小为0.5 A8．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小．实验时，把图10甲中的小球举高到绳子的悬点O 处，然后让小球自由下落．用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示．根据图线所提供的信息，以下判断正确的是( )图10A ．t 2时刻小球所处位置是运动中最高点B ．t 1～t 2期间小球速度先增大后减小C ．t 3时刻小球动能最小D ．t 2与t 5时刻小球速度大小不同9．如图11所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、电键K 与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m 、电荷量为＋q 的小球．K 断开时传感器上有示数，K 闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( )图11A ．正在增加，ΔΦ＝mgd qB ．正在减弱，ΔΦ＝mgdnqC ．正在减弱，ΔΦ＝mgdD ．正在增加，ΔΦ＝mgd10．一般的电熨斗用合金丝做发热元件，合金丝电阻随温度t 变化的关系如图12中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣服厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大的范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO 3，被称为“PTC”的特殊材料做发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图12中实线②所示．图12根据图线分析：(1)为什么处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？(2)通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在______＜t＜______范围之内．11．青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0：照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构如图13所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.图13(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图．光敏电阻R1，符号灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号保护电阻R2，符号电磁开关，符号蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干．(2)回答下列问题：①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为__________V，保护电阻R2的阻值范围为________Ω.②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明．答：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子．答：________________________________________________________________________.第3节生活中的传感器第4节实验探究：简单的光控和温控电路答案课前预习练1．温度湿度气体光2．水位负载量水温布质洗涤粉3．硅板电子设备4．C[空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，故C正确．] 5．D[鼠标器中的传感器是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中传感器是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应变片，是力传感器，D正确．]6．A[遥控器发出红外线，电视中的传感器感知红外线，是红外线传感器，所以A选项正确．]课堂探究练1．见解析解析(1)冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜盒3通过小柱体带动弹簧片4，使动触点5与静触点6接触，控制压缩机自动开始工作，而在达到设定的温度时弹簧带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作．(2)凸轮逆时针转动会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与弹性金属膜盒3共同控制弹簧片4的运动，而弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度．2．见解析解析(1)开始煮饭时用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸触点接通，电热板通电加热；手松开后，由于永磁体与感温磁体的吸引，按钮不会恢复到图示状态．(2)煮饭时，水沸腾后锅内保持100℃不变，因为水的沸点为100℃，只要有水温度就不变．(3)水分被大米吸收后，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．(4)如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于“居里点103℃”电饭锅不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电．3．见解析解析将光敏电阻用黑纸包住使它不被光照亮，如果发光二极管不亮，则调节电位器R1，直到发光二极管发光为止．然后将包裹光敏电阻的黑纸打开，看它是否熄灭，如果此时发光二极管不熄灭，则再调节电位器．反复使光敏电阻遮光或见光，直到可以实现发光二极管在光敏电阻有光照时熄灭，无光照时发光为止．4．见解析解析只需将上题光控电路中的光敏电阻R G换成热敏电阻R T即可，用讯响器发声代表电加热器通电，电路如下图所示调试时：调试R 1使R T 的温度低于某一指定值时M 741后面的电路接通，使R T 的温度高于某一指定值时M 741后面的电路断开．5．(1)常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片上、下表面受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小．则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热，温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性铜片升降，从而改变触点接触的位置，达到控制不同温度的目的．6．(1)m 0g k (2)(m ＋m 0)g k (3)m ＝kLgEU解析 托盘的移动带动P 1移动，使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 为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比．(1)由力的平衡知识知m 0g ＝kx 1，解得x 1＝m 0gk(2)放上重物重新平衡后m 0g ＋mg ＝kx 2解得x 2＝(m ＋m 0)gk(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， 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 ＝kLgEU方法总结 分析传感器问题要注意四点 (1)感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等． (2)输出信号分析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律．(3)电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律．(4)执行机构工作分析 传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．课后巩固练1．B [光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始时有光照射，光敏电阻的阻值较小，当手掌挡住部分光线时，光敏电阻的阻值增大，因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针张角越小，所以选项B 正确．]2．D [当电梯门碰到人或其他障碍物时立即停止关门以防挤伤人，故为压力传感器．] 3．D [滑块随导弹一起做加速运动，向左偏离O 点的距离为x ，使左侧弹簧被压缩，右侧弹簧被拉长，则滑块所受合力为2kx ，方向向右，故加速度方向向右．由牛顿第二定律得：2kx ＝ma ，滑块加速度大小为：a ＝2kx/m ，故选D .]4．A [A 、B 接电磁继电器线圈，所以A 、B 应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C 、D 接通或断开，进而起到控制作用．故正确答案为A .]5．B6．B [题目中半导体应能感知光照强度变化，并输出电信号，控制电路通断，所以利用了半导体的光敏性，故B 正确．]C ，由B ＝F IL 得I ＝F BL ＝2A ．→C ，由B ＝F IL 得I ＝FBL＝2A ．]8．B [小球下落的轨迹如右图所示，B 处为绳子原长处，C 处为小球重力与绳上拉力相等处，D 处为小球下落的最低点，在F －t 图中，0～t 1小球在OB 间下落，t 1～t 2小球在BD 间下落，t 2～t 3小球由D 回到B 处，t 3～t 4小球在BO 间上升，而后下落至B 点．由F －t 图知，小球在t 2时刻下落到最大距离，然后最大距离在逐渐减小，由以上分析知，小球的最大速度出现在C 点，对应于t 1～t 2之间，A 错，B 对．小球动能最小出现在t 2时刻或t 3～t 4间某时刻，C 错误．t 2和t 5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，D 错误．]9．D [K 闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力．由楞次定律可判断磁场B 正在增强，根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt＝U ，又U d q ＝mg 得ΔΦΔt ＝mgd nq，故D 正确．] 10．(1)见解析 (2)T 6 T 7解析 (1)由于冷态时PTC 材料电阻很小，故由P ＝U 2R知，其发热功率很大，所以升温很快．(2)在T 6～T 7之间，电熨斗放出的热量和产生的热量才有可能相等，达到热平衡状态，所以电熨斗温度t 自动地稳定在T 6＜t ＜T 7范围之内．11．(1)见解析(2)①20 160～320②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开③电磁起重机解析 (1)要使光敏电阻能够对电路进行控制，且有光照时路灯熄灭，光敏电阻应与1、2串联，3、4与路灯串联，则电路图如右图所示．(2)①由U ＝IR 得励磁线圈允许加的最大电压U m ＝I m R ＝0.1×200V ＝20V ；依据允许通过励磁线圈的电流最大值和最小值计算得R 2min ＝E －U m I m ＝160.1Ω＝160Ω，R 2max ＝E －U m I ＝160.05Ω＝320Ω，因此保护电阻R 2的阻值范围为160～320Ω；②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开．③电磁起重机．。