实验十二传感器的简单使用
跟踪演练·强化提升
【基础题组】
1.(多选)(2017·广州模拟)美国科学家Willard S·Boyle与George E·Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获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
【解析】选B、C。传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量的元件。发光二极管是电学元件,是电能转换成光能的元件,不是传感器,A错误;干电池是一种电源,不是传感器,D错误;热敏电阻受热时,其电阻会发生变化,能把热学量转换成电学量,是传感器,B正确;霍尔元件能够把磁感应强度这个非电学量转换成电压这个电学量,是传感器,C正确。
2.(2017·平顶山模拟)传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器,A为固定电极,B为可动电极,组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定,当待测压力施加在可动电极上时,可动电极发生形变,从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器与零刻线在中央的灵敏电流表和电源串联,组成闭合电路,已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力增大时( )
A.电容器的电容将减小
B.灵敏电流表指针在正中央零刻线处
C.灵敏电流表指针向左偏转
D.灵敏电流表指针向右偏转
【解析】选D。当待测压力增大时,电容器板间距离缩小,由C=知,电容器的电容增大,A错误;由于电容器与电源相连,故电压U不变,由Q=CU知,电容器的电荷量将增加,即电容器需充电,故电流从电流表的正接线柱流入,指针将向右偏转,B、C错误,D正确。
3.如图所示,理想变压器的原线圈接有交变电压U,副线圈接有光敏电阻R1(光敏电阻随光照强度增大而减
小)、定值电阻R2。则( )
A.仅增强光照时,原线圈的输入功率减小
B.仅向下滑动P时,R2两端的电压增大
C.仅向下滑动P时,R2消耗的功率减小
D.仅增大U时,R2消耗的功率减小
【解析】选B。当光照增强时,光敏电阻的电阻值减小,故变压器的输出功率增加,输入功率也增加,A错误;当滑动触头P向下滑动时,原线圈匝数减小,根据电压与匝数成正比知变压器的输出电压变大,由P=知R2消耗的功率也变大,故B对,C错误;当U增大时,变压器的输出电压增大,R2消耗的功率也变大,D错误。【能力题组】
4.如图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。导学号
(1)为了通过测量得到如图所示I-U关系的完整曲线,如图所示的a和b两个电路中应选择的是图______,简要说明理由: _____________________________。
(电源电动势为9V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0～100Ω)
(2)在图c所示的电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R1=
250Ω。则热敏电阻两端的电压为__________V;电阻R2的阻值为__________Ω。
【解析】由于图中要求测量多组数据,所需电压调节范围较大,且从零开始变化,所以应选用分压电路,即图
a;根据欧姆定律可以先求出R1的电流I1=36mA,所以热敏电阻和R2电流为I2=I-I1=34mA,由图可读出热敏电阻在34mA时的电压为,则R2两端电压为,即可求出R2=Ω。
答案:(1)a 电压可从0V调到所需电压,调节范围较大(2) ～均可)
5.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。热敏电阻阻值随温度变化的图象如图甲所示,图乙是由热敏电阻R t作为传感器制作的简单自动报警器线路图。问: 导学号
(1)为了使温度过高时报警器铃响,c应接在________(选填“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________(选填“左”或“右”)移动。
(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时,无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作,且电路连接完好,各电路元件都能处于工作状态,则造成工作电路实际不能工作的原因可能是___________________________。
【解析】(1)温度过高时,热敏电阻阻值很小,左边电路电流很大,螺线管产生的强磁场使竖直金属片与a接触,此时报警器工作,则c应接触a才能使电路接通。
(2)使启动报警的温度提高些,即要求温度更高时竖直金属片与a接触,而温度更高时热敏电阻更小,要使电流不至于过早变大而报警,则应增大滑动变阻器的电阻,故滑动变阻器滑片P向左移动。
(3)在最低报警温度时不能报警,说明此时电路中产生的电流不能让竖直片与a接触。这可能由多种原因造成,如①电源提供的电流太小,导致电磁铁的磁性太弱;②弹簧的劲度系数太大,电磁铁的吸引力小于弹力等。
答案:(1)a (2)左(3)电源提供的电流太小,导致电磁铁的磁性太弱或弹簧的劲度系数太大6.(2017·泉州模拟)目前有些居民区内,楼道灯的控制使用的是一种延时开关。该延时开关的简化原理如图所示。图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光),R为限流电阻,K为控钮式开关,虚线框内S表示延时开关电路,当按下K接通电路瞬间,延时开关触发,相当于S闭合。这时释放K后,延时开关S约在1min后断开,电灯熄灭。根据上述信息和原理图,我们可推断:
按钮开关K按下前,发光二极管是__________(选填“发光的”或“熄灭的”),按钮开关K按下再释放后,电灯L发光持续时间约__________min。这一过程中发光二极管是__________。限流电阻R的阻值和灯丝电阻R L相比,应满足R__________R L的条件。
【解析】开关K按下前,S为断开,有电流经过发光二极管,故发光二极管是发光的。当按下开关K后,延时开关S闭合,二极管和K被短路,二极管不发光,由于延时开关S约1min后断开,故电灯L能持续发光1min,由于R为限流电阻,且二极管只要有很小的电流通过就能发光,故应满足R?R L。
答案:发光的 1 熄灭的?