2020年高中物理第6章传感器第2节传感器的应用同步作业(含解析)新人教版选修3_2

第3节实验：传感器的应用1．以下有关传感器的说法中错误的选项是()A．日本福岛大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器B．“嫦娥三号”卫星搭载的CCD立体相机获得月球数据利用了光传感器C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器D．火灾报警器可以在发生火灾时报警是利用了温度传感器解析：选 D.生命探测仪是利用生物传感器，立体相机是利用光学传感器，电子秤是利用压力传感器，火灾报警是在烟雾浓度达到必然程度时可以输出电信号，使警铃发声或使红灯闪烁，自动报警，利用了光传感器而不是利用了温度传感器，故A、B、C对，D错．2．(多项选择)以下列图为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则()A．A为低电平，LED发光B．A为高电平，LED发光C．A为低电平，LED不发光D．A为高电平，LED不发光解析：选BC.当A端为高电平，Y端输出低电平，则加在LED两端的是正向电压，则LED发光；当A端为低电平，Y端输出高电平，则LED不发光，应选BC.3．(多项选择)图甲表示斯密特触发器，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值(0.8 V)的时候，输出端Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)．图乙为一光控电路，用发光二极管LED模拟路灯，R G为光敏电阻．以下关于斯密特触发器和光控电路的说法中正确的选项是()A．斯密特触发器的作用是将数字信号变换为模拟信号B．斯密特触发器是拥有特别功能的非门C．要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些D．当输出端Y突然从高电平跳到低电平时，发光二极管发光解析：选BCD.斯密特触发器是一种特其他非门，它能把连续变化的模拟信号变换为突变的数字信号，选项A错误，B正确；若是把R1的阻值调大些，则只有R G的阻值达到更大值时，才能使斯密特触发器的A端电压达到某个值(1.6 V)，即达到天更暗时路灯才会亮的目的，选项C正确；当输出端Y突然从高电平跳到低电平时，发光二极管导通发光，选项D正确．4．(多项选择)(2018·太原五中高二月考)以下列图是温度报警器电路表示图，以下关于对此电路的解析正确的选项是()A．当R T的温度高升时，R T减小，A端电势降低，Y端电势高升，蜂鸣器会发出报警声B．当R T的温度高升时，R T减小，A端电势高升，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C．当增大R1时，A端电势高升，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势高升，蜂鸣器会发出报警声解析：选BC.当R T温度高升时，电阻减小，A点电势高升到某一数值，Y 端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，A错误，B正确；当增大R1时，A端电势高升到某一数值，Y端电势突然降低，电流经过蜂鸣器，发出报警声，C正确，D错误．5．型号为74LS14的集成块里面有6个非门，其引脚如图甲所示，这种非门由于性能特别，称为斯密特触发器．当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A 的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)．斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号变换为突变的数字信号，而这正是进行自动控制所必需的．现用斯密特触发器与热敏电阻R T组成温度报警器，电路如图乙所示，图中蜂鸣器可以采纳YMD或HMB型，它两端的直流电压为4～6 V时会发出鸣叫声；R T为热敏电阻，常温下阻值为几百欧，温度高升时阻值减小．R1的最大电阻可在1～2 kΩ间选择．接通电源后，先调治R1使蜂鸣器在常温下不发声．再用热水使热敏电阻的温度上升，到达某一温度时就会发出报警声．请你说明这个电路的工作原理．想一想：怎样可以使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？解析：该电路的工作原理是：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流经过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度高升时，热敏电阻R T阻值减小，斯密特触发器输入端A电势高升，当达到某一值(高电平)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同样，报警温度不同样．要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高．答案：见解析6．(2018·宜春高二检测)如图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．若是热水器中没有水或水温较高时，继电器会松开簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接通发热器．若是热水器中没有水时，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．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．答案：断路与高7．电动机的自动控制电路以下列图，其中R H为热敏电阻，R L为光敏电阻，当温度高升时，R H的阻值远小于R1；当光照射R L时，其阻值远小于R2，为使电动机在温度高升或碰到光照时能自动启动，电路中的虚线框内应选________门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的矫捷度，可以________R2的阻值(选填“增大”或“减小”)．解析：为使电动机在温度高升或碰到光照时能自动启动，所以是“或门”．即热敏电阻或光敏电阻的电阻值较小时输入端电势高升，此时电动机工作，则输入为1时，输出为1，若要提高光照时电动机启动的矫捷度，需要在光照较小，即R L有一个较小的变化时，R2两端的电压变化就比较明显，此时输入为1，输出为1，所以要增大R2.答案：或增大8．一热敏电阻在温度为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，以下列图，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝．请简述其工作原理．解析：开始水温较低时，R1阻值较大，电阻丝R2对水进行加热；当水温达到100 ℃左右时，R1阻值变得很小，R2被短路，将停止加热；当温度降低到80 ℃时，R1阻值又变得很大，R2又开始加热．这样即可达到保温的收效．答案：见解析9．逻辑电路在电子线路中有重视要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．图中R G是一个光敏电阻，当有光辉照射时，光敏电阻的阻值会明显减小．R是可调电阻，起分压作用．“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号．J为路灯总开关控制继电器，它在获得高压时才启动(图中未画路灯电路)．(1)当天黑时，R G变________，“非”门电路获得____________________________电压，J获得________电压．(选填“大”“小”或“高”“低”)(2)若是路灯开关自动接通时天气还比较亮，现要调治自动控制装置，使得它在天气较黑时才会自动接通开关，应将R调________(选填“大”或“小”)一些．解析：(1)天黑时，光辉减弱，光敏电阻R G变大，A端输入低电压，Y端输出高压信号，J获得高电压，开始控制路灯工作．(2)若是路灯开关自动接通时天气还比较亮，应将R调大，A端输入电压较高，当天气较黑时，R G的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压高升，J获得高电压，开始控制路灯工作．答案：(1)大低高(2)大10．某研究性学习小组为研究热敏电阻的特点而进行了以下实验．他们分若干次向以下列图的烧杯中倒入开水，观察不同样温度下热敏电阻的阻值，并把各次的温度值和对应的热敏电阻的阻值记录在表格中．测量次数t/℃R/kΩ1 20 10.02 25 8.53 35 6.54 45 5.05 55 4.06 65 3.37 75 2.88 85 2.39 95 2.0(1)R 随温度t变化的图象．可以看出该热敏电阻的阻值随温度的高升而________(选填“增大”或“减小”)．(2)他们用该热敏电阻作为温度传感器设计了一个温度控制电路，以下列图，请在虚线框中正确画出斯密特触发器．图中二极管的作用是：__________________________________________________________________________________________ ______________.(3)当加在斯密特触发器输入端的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端电压会突然从高电平跳到低电平，而当输入端的电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端电压会从低电平跳到高电平，从而实现温度控制．已知可变电阻R1＝12.6 kΩ，则温度可控制在________℃到______℃之间(结果保留整数，不考虑斯密特触发器的分流影响)．解析：当温度高升，R下降到必然值，这时斯密特触发器输入端电压恰巧下降到触发电平0.8 V，输出端输出高电平，电磁继电器中没有电流，电路不工作，这时的温度t1为控温上限．U触＝RR1＋R·E，代入数据可得R＝2.4 kΩ，依照R－t图象可得此时温度约为82 ℃.当温度降低，R增加到必然值，这时斯密特触发器输入端电平恰巧上升到触发电压1.6 V，输出端输出低电平，电磁继电器中经过电流，电路开始工作，这时的温度t2为控温下限．U触′＝R′R1＋R′·E，代入数据可得R′≈5.9 kΩ；依照R－t图象可得此时温度约为38 ℃.故温度可控制在38 ℃到82 ℃之间．答案：(1)以下列图减小(2)以下列图为了防范电磁继电器释放衔铁时线圈中产生的自感电动势损坏集成电路(3)3882。

2传感器的应用❶(多选)下列关于电饭锅的说法正确的是()A.电饭锅中的温度传感器的主要元件是铁氧体B.铁氧体在常温下具有铁磁性,温度很高时失去铁磁性C.用电饭锅烧水,水开时能自动断电D.用电饭锅煮饭时,当温控开关自动断电后,它不能自动复位❷位移传感器的工作原理图如图6-2-1所示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的滑片滑动,通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小.假设电压表是理想的,则下列说法正确的是()图6-2-1A.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❸如图6-2-2所示是测定位移x的电容式传感器,其工作原理是某个量的变化,造成其电容的变化,这个量为()图6-2-2A.电介质进入极板的长度B.两极板的间距C.两极板的正对面积D.电介质的种类❹(多选)如图6-2-3所示,电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场.在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置.由以上信息可知()图6-2-3A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大C.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小D.如果用戴了绝缘手套的手触摸屏幕,控制器照样能计算触摸点位置❺如图6-2-4所示,两块水平放置的金属板距离为d,用导线、开关S将其与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化的磁场中.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.S断开时传感器上有示数,S闭合时传感器上恰好无示数.线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量变化率ΔΦΔt应分别是 ()图6-2-4A.B正在增强,ΔΦΔt=mgdqB.B正在减弱,ΔΦΔt=mgdnqC.B正在减弱,ΔΦΔt=mgdqD.B正在增强,ΔΦΔt=mgdnq❻温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中,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6-2-5甲所示,电源的电动势E=9.0V,内阻不计;G为灵敏电流表,内阻R g保持不变;R为热敏电阻,其阻值与温度的关系如图乙所示.闭合开关S,当R的温度等于20℃时,电流表示数I1=2mA;当电流表的示数I2=3.6mA时,热敏电阻的温度是()图6-2-5A.60℃B.80℃C.100℃D.120℃❼(多选)如图6-2-6所示为光敏电阻自动计数器的示意图,其中A是发光仪器,B是传送带上的物品,R1为光敏电阻,R2为定值电阻,此计数器的基本工作原理是()图6-2-6A.当有光照射R1时,信号处理系统获得高电压B.当有光照射R1时,信号处理系统获得低电压C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次❽在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图6-2-7所示.M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻R M发生变化,导致S两端电压U 增大,装置发出警报,此时()A.R M变大,且R越大,U增大越明显B.R M变大,且R越小,U增大越明显C.R M变小,且R越大,U增大越明显D.R M变小,且R越小,U增大越明显❾酒精测试仪用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员是否酗酒的现场检测.它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器,酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化.在如图6-2-8所示的电路中,不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻,这样,电压表的示数就与酒精气体浓度有了对应关系.如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么,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6-2-8A.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D.U越大,表示c越小,但是c与U不成反比用电流传感器可以清楚地演示一些电学元件对电路中电流的影响.如图6-2-9所示,在电路中接入电感线圈,闭合开关时,计算机显示的电流随时间变化的图像会是图6-2-10中的()图6-2-9(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小.一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置如图6-2-11甲所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示,则在此过程中()图6-2-11A.物体处于失重状态B.物体处于超重状态C.升降机一定向上做匀加速运动D.升降机可能向下做匀减速运动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.如图6-2-12所示,下列对故障判断正确的是 ()图6-2-12A.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1.ABD[解析]电饭锅中的温度传感器的主要元件是铁氧体,铁氧体在常温下有铁磁性,在温度很高时失去铁磁性,A、B正确.因水开时温度为100℃,达不到居里温度,故不能自动断电,C 错误.温控开关只能手动闭合,D正确.2.B[解析]由于电压表是理想的,因此滑片P移动时,不改变闭合电路的电阻,电源内的电流不发生变化,即电流恒定,A、C错误;物体M运动时,电压表所测电压是变化的,物体M不动时,电压表示数恒定,B正确,D错误.3.A[解析]由原理图可知,要测定的位移x发生变化,则电介质进入极板的长度发生变化,从而引起电容的变化,而两极板的间距、正对面积及电介质种类均未变化,A正确.4.AB5.D[解析]当开关S闭合时,传感器上恰好无示数,说明小球受到竖直向上的静电力,且静电力大小等于重力,由楞次定律可判断,磁感应强度B正在增强,根据法拉第电磁感应定律得E=nΔΦΔt,又q Ed=mg,故ΔΦΔt=mgdnq,选项D正确.6.D[解析]热敏电阻的阻值随温度变化而变化,从图中可以得出,当温度为20℃时,热敏电阻的阻值为4kΩ,由E=I1(R g+R)可求出R g=0.5kΩ,同理可求出,当电流为3.6mA时,热敏电阻的阻值为2kΩ,再由图可得此时的温度为120℃.7.BD[解析]当传送带上没有物品挡住由A射出的光信号时,光敏电阻的阻值小,由分压规律知,传给信号处理系统的电压低;当传送带上有物品挡住由A射出的光信号时,光敏电阻的阻值变大,传给信号处理系统的电压变高并计数一次.这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理,就会自动转化为相应的数字,实现自动计数的功能.综上所述,B、D正确. 8.C[解析]当R M变大时,回路的总电阻R总变大,根据I总=ER总得,干路中的电流变小,S两端的电压U=I总R S变小,故选项A、B错误;当R M变小时,回路的总电阻R总变小,根据I总=ER 总得,干路中的电流变大,S两端的电压U=I总R S变大,而且R越大,R M变小时对回路的总电阻变化的影响越明显,故选项C正确,选项D错误.9.B[解析]由题意知,传感器电阻r'的倒数与酒精气体浓度c是正比关系,即1r'=kc,电压表示数U=R0Er'+R+R0+r=R0E1kc+R+R0+r=kR0Ek(R+R0+r)+1c,可以看出,U与c的关系不是正比关系,但U随c的增大而增大,选项B正确.10.B[解析]当闭合开关时,通过电感线圈的电流是逐渐增大的,但并不是均匀增大,一段时间后电流恒定,选项B正确.11.BD[解析]电流表的示数变为2I0且保持不变,说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小,压敏电阻所受压力变大,物体处于超重状态,即物体具有向上的加速度,B、D正确,A、C错误.12.C[解析]由恒温箱原理图可知,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,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,D错误.。

高中物理第六章2传感器的应用训练（含解析）新人教版选修32课时过关·能力提升基础巩固1.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.电饭煲中控制加热和保温的温控器解析:红外报警装置正是把光信号转化为电信号的器件。

答案:A2.(多选)利用光敏电阻制作的光传感器,记录了传送带上工件的输送情况。

图甲为某工厂成品包装车间的光传感记录器,光传感器B能接收到发光元件A发出的光。

每当工件挡住A发出的光时,光传感器就输出一个电信号,并在屏幕上显示出电信号与时间的关系,如图中乙所示。

若传送带始终匀速运动,每两个工件间的距离为0.2 m,则下述说法正确的是()A.传送带运动的速度是0.1 m/sB.传送带运动的速度是0.2 m/sC.该传送带每小时输送3 600个工件D.该传送带每小时输送7 200个工件解析:有工件通过时,挡住A射向光传感器B的光,传感器输出一个高电压,故知两相邻工件通过的时间t=1 s,传送带的速度v m/s=0.2 m/s。

每小时传送工件3 600个。

答案:BC3.(多选)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.热敏电阻常用作温度传感器,因为温度变化时,它的电阻值变化明显解析: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,是利用不同金属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;热敏电阻温度变化时,它的电阻值变化明显,D正确。

答案:BCD4.电子打火机的点火原理是压电效应,压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比。

3 实验:传感器的应用1.(多选)如图所示为一个逻辑电平检测电路,A与被测点相接,则( BC )A.A为低电平,LED发光B.A为高电平,LED发光C.A为低电平,LED不发光D.A为高电平,LED不发光解析:A为低电平时,Y为高电平,LED的电压小,不发光;A为高电平时,Y为低电平,LED的电压大,发光,故选项B,C正确.2.(多选)如图是温度报警器电路示意图,下列关于此电路的分析正确的是( BC )A.当R T的温度升高时,R T阻值减小,A端电势降低,Y端电势升高,蜂鸣器会发出报警声B.当R T的温度升高时,R T阻值减小,A端电势升高,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声C.当增大R1时,A端电势升高,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声D.当增大R1时,A端电势降低,Y端电势升高,蜂鸣器会发出报警声解析:由于温度升高时,R T阻值变小,A端电势升高而Y端电势降低,蜂鸣器发声报警,故B项正确,A项错误;又由于R T与R1是串联关系,当R1增大时,A端电势升高而Y端电势降低,蜂鸣器会发声报警,故C项正确,D项错误.3.(2019·山东泰安检测)在制作光控电路实验中,某同学按图所示电路将元件安装完毕后,发现将装置置入黑暗环境中接通电源时,灯泡不发光,原因不可能是( C )A.二极管两极接反B.R1与R G位置颠倒C.R1阻值太小D.灯泡被断路解析:由题可知若二极管接反,光线暗时,二极管上为负向电压,无法导通,灯泡不亮,选项A可能;若R1与R G位置颠倒,则光线较暗时,Y端为高电平,二极管不导通,灯泡不发光,选项B可能;若R1阻值太小,Y端一直为低电平,灯泡一直发光,选项C不可能;灯泡断路时无法发光,选项D 可能.4.(多选)某同学设计了一个探究电容器所带电荷量与电容器两极间电压关系的实验,实验电路如图(甲)所示,其中P为电流传感器,V为电阻很大的电压表.实验时,先将开关S1闭合,单刀双掷开关S2掷向a,调节滑动变阻器的滑片到某位置使电容器C充电,当电路达到稳定后记录理想电压表的示数.再迅速将开关S2掷向b,使电容器放电.电流传感器P将电容器充、放电过程中的电流数据传送给计算机,在计算机上可显示出电流i随时间t变化的图象如图(乙)所示.然后改变滑动变阻器滑片的位置,重复上述步骤,记录多组电流随时间变化的图象和电压表的示数.对于这个实验过程和由图象及数据所得出的结果,下列说法中正确的是( BC )A.流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相同B.图(乙)中的第①段(充电阶段)电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量C.电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图象应为一条过原点的倾斜直线D.电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑片的位置无关解析:流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相反,选项A错误;图(乙)中的第①段(充电阶段)电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量,选项B正确;由C=可知,电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图象应为一条过原点的倾斜直线,选项C正确;电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑片的位置有关,选项D错误.5.(2019·江苏盐城检测)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图如图所示,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为按钮式开关,虚线框内S表示延时开关电路,当K按下接通电路瞬间,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1分钟后断开,电灯熄灭.根据上述信息和电路原理图,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发光持续时间约分钟,这一过程中发光二极管是(选填“发光的”或“熄灭的”).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,二极管、灯泡、电阻R、电源组成串联电路,所以二极管是发光的.按钮开关K按下再释放后,由于延时开关的作用,灯L发光时间为1分钟,此时二极管被短路,所以二极管是熄灭的.只有当限流电阻R的阻值比灯丝电阻R L大得多时,通过发光二极管的电流才很小,确保二极管不烧坏.答案:发光的 1 熄灭的≫6.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,其阻值随温度变化的图线如图(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的线路图,问:(1)为了使温度过高时报警铃响,c应接在(选填“a”或“b”)点;(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)由图(甲)可知当温度升高时R t的阻值减小,通过线圈的电流变大,对衔铁的引力变大,可与a点接触,欲使报警器报警,c应接在 a点.(2)若使启动报警的温度提高些,可使电路的电流减小一些,以使得热敏电阻R t的阻值减小得更大一些,所以将滑动变阻器滑片P向左移动,增大滑动变阻器接入电路的阻值.(3)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,可能是通过线圈的电流太小或线圈匝数太少,对衔铁的引力较小,也可能是弹簧的弹力较大,线圈的磁力不能将衔铁吸引到和a接触的状态,还可能是(乙)图电源电压太低.答案:(1)a (2)左(3)可能是(乙)图中的电源电压太低或电流太小或继电器线圈匝数太少或弹簧劲度系数太大。

2 传感器的应用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轻小的金属线圈,线圈处于永磁铁的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号。

下列说法中正确的是()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,穿过线圈的磁通量不变D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势解析:这既是一道联系实际题,也是一道信息题,只要能抓住主要信息,就容易得出答案。

主要信息是:线圈是动圈式的,处在磁场中,产生了电信号,结合实际可知B正确。

答案:B2.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。

答案:D3.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。

如图甲所示,电源的电动势E=9.0 V,内阻不计,G为灵敏电流表,内阻R G保持不变,R为热敏电阻,其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示。

闭合开关S,当温度等于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()A.60 ℃B.80 ℃C.100 ℃D.120 ℃解析:由题图乙可知,当t=20 ℃时,热敏电阻阻值R1=4 kΩ。

传感器的应用[全员参与·基础练]1．下列器件应用力传感器的是( )A．鼠标器B．火灾报警器C．测温仪D．电子秤【解析】鼠标器中的敏感元件是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中的敏感元件是光电三极管，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．【答案】 D2．(2014·山东潍坊一中期末)办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是( )A．生物传感器B．红外传感器C．温度传感器D．压力传感器【解析】自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若用温度控制，人的体温与夏季气温接近，在夏季自动门可能做出错误动作．自动门实际使用的是红外传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开门．【答案】 B3．用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程，下列属于这类传感器的是( )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控装置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】红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号，走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号，自动洗衣机中的压力传感装置是传感器把压力信号转换成电信号，电饭煲中控制加热和保温的温控器是传感器把温度信号转换成电信号．【答案】 A4．(多选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图6­2­12所示．Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电流充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中，有( )图6­2­12A．电容变大B．电容变小C．导线AB中有向左的电流D．导线AB中有向右的电流【解析】由平行板电容器的电容公式C＝εS4πkd可知，当膜片向右运动时，相当于电容器两极板间的距离变小，电容变大，电源对电容器充电，电流的方向由电源的正极流向负极，故导线AB中有向左的电流．【答案】AC5．(多选)为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其原理如图6­2­13所示．M为烟雾传感器，其阻值R M随着烟雾浓度的改变而变化，电阻R为可变电阻．车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大，装置发出警报．下列说法正确的是( )图6­2­13A．R M随烟雾浓度的增大而增大B．R M随烟雾浓度的增大而减小C．若要提高报警灵敏度可增大RD．若要提高报警灵敏度可减小R【解析】S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小．当有烟雾，使传感器电阻变化，即R M变小，则有R M随着烟雾浓度的增大而减小，故A错误，B正确．R越大，M与R 并联的电阻R并越接近R M，U增大越明显，导致S上电压变化最明显，故C正确，D错误．【答案】BC6．如图6­2­14甲所示是一火警报警装置的一部分电路，其中R2是半导体热敏电阻(传感器)，它的电阻R随温度T变化的关系如图6­2­14乙所示，该电路的输出端a、b接报警器，当传感器所在处出现火情时，通过电流表的电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比( )图6­2­14A．I变大，U变大B．I变小，U变小C．I变小，U变大D．I变大，U变小【解析】当传感器所在处出现火情时，温度升高，则电阻R2的阻值减小，故外电阻减小，干路电流增大，内电压、R4两端的电压均增大，故a、b两端电压减小；并联电路的电压减小，通过R3的电流减小，而总电流增大，所以R2上通过的电流增大，故选项D正确．【答案】 D图6­2­157．(2014·陕西交大附中期中)传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图6­2­15所示，键盘上每一个键的下面都连有一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两个金属片组成一个小电容器．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘使用的是( )A．温度传感器B．压力传感器C．磁传感器D．光传感器【解析】小金属片被按下时，作用的压力不一样，小金属片下移的距离不同，两个极板之间的距离不同，电容就不同，即将压力这个力学量转换为电容这个电学量，所以计算机键盘使用的是压力传感器，B正确，A、C、D错误．【答案】 B8．通常情况下，电阻的阻值会随温度的变化而改变，利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量较高的温度．如图6­2­16所示，电流表量程为0～25 mA，电源电动势为3 V，内阻不计．R为滑动变阻器，电阻R t作为温度计的测温传感器．当t≥0 ℃时，R t的阻值随温度t的变化关系为R t＝20＋0.5t(单位为Ω)，先把R t放入0 ℃环境中，闭合电键S，调节滑动变阻器R，使电流表指针恰好满偏，然后把测温探头R t放到某待测温度环境中，发现电流表的示数为15 mA，该环境的温度为________℃；当把测温探头R t放到460 ℃温度环境中，电路消耗的电功率为________W图6­2­16【解析】当温度t＝0 ℃时，R t＝20 Ω，根据欧姆定律I＝ER t＋R＝25 mA，解得：R ＝100 Ω，当电流为15 mA时，代入欧姆定律公式可得：温度t＝160 ℃；当把测温探头R t放到460 ℃温度环境中，R t＝250 Ω，电路消耗的电功率为：P＝E2R＋R t＝0.026 W.【答案】160 0.026[超越自我·提升练]图6­2­179．如图6­2­17所示，为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称物体时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大．这样把重力值转换成电信号，将电流对应的重力值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值．若滑动变阻器上A、B 间距离为L，最大阻值等于定值电阻的阻值R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称重物的重力G与电流大小I的关系为( )A ．G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2－E IR 0kL B ．G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E IR 0－1kL C ．G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E IR 0＋1kL D ．G ＝kIL【解析】 设称重物时，在压力作用下使P 下滑x ，G ＝kx ①滑动变阻器有效电阻R ＝R 0－x LR 0 ② 全电路用欧姆定律I ＝E R ＋R 0 ③ 由①②③得G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2－E IR 0kL . 【答案】 A10．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6­2­18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6­2­18乙所示．闭合开关S ，当R 的温度等于20 ℃时，电流表示数I 1＝2 mA ；当电流表的示数I 2＝3.6 mA 时，热敏电阻的温度是( )图6­2­18A ．60 ℃B ．80 ℃C ．100 ℃D ．120 ℃【解析】 由图乙可知，当R 的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R 1＝4 k Ω，则由I 1＝E R 1＋R g 可得R g ＝0.5 k Ω，当电流I 2＝3.6 mA 时，由I 2＝E R 2＋R g可得R 2＝2 k Ω，结合图乙知此时热敏电阻的温度为120 ℃，故选D.【答案】 D图6­2­1911．一热敏电阻在温度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，如图所示，图6­2­19中R 1为热敏电阻，R 2为电阻丝．请简述其工作原理．【答案】 开始水温较低，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将停止加热，当温度降至80 ℃时，R 1变得很大，R 2又开始加热，这样可达到控制水温的效果．12．如图6­2­20甲是某金属材料制成的电阻R 随摄氏温度t 变化的图象，图中R 0表示该电阻在0 ℃时的电阻值，已知图线的斜率为k .若用该电阻与电池(电动势为E 、内阻为r )、理想电流表A 、滑动变阻器R ′串联起来，连接成如图6­2­20乙所示的电路．用该电阻做测温探头，把电流表A 的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．图6­2­20(1)根据图甲，温度为t (t >0 ℃)时电阻R 的大小为________．(2)在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系．请用E 、R 0、R ′(滑动变阻器接入电路的阻值)、k 等物理量表示待测温度t 与电流I 的关系式t ＝____________________________．(3)如果某次测量时，指针正好指在温度刻度的10 ℃到20 ℃的正中央，则测量值________15 ℃(填“大于”、“小于”或“等于”)．【解析】 (1)图象的斜率为k ，纵截距为R 0，为一次函数，所以图象的表达式为R ＝R 0＋kt .(2)根据闭合回路欧姆定律可得：E ＝I (R ＋R ′＋r )，将R ＝R 0＋kt 代入可得t ＝1k⎣⎢⎡⎦⎥⎤E I －（R ′＋r ＋R 0）. 【答案】 (1)R 0＋ kt (2)t ＝1k ⎣⎢⎡⎦⎥⎤E I －（R ′＋r ＋R 0） (3)小于。

传感器的应用时间：40分钟满分：100分一、选择题(每小题7分，共70分)1．(多选)下列关于日光灯启动器的说法中正确的是( )A．启动器起到的是辅助开关的作用，日光灯未启动前，导通电路；日光灯亮后，断开电路B．启动器是由动片和静片组成C．启动器是由负温度系数金属材料制成，开关闭合电路接通；随温度升高，电路断开D．以上说法都不对答案AB解析启动器起到的是辅助开关的作用，接通电路，启动器击穿气体导电，电阻大，热量多，双金属片膨胀，电路导通；金属片接触，电阻减小，双金属片冷却分离，日光灯导通，故A正确；启动器由动片和静片组成，故B正确，C、D错误。

2．下列装置中利用了光电传感器的是( )A．电熨斗B．电饭锅C．电子秤D．火灾报警器答案 D解析电熨斗、电饭锅都是通过温度传感器来控制温度，A、B错误；电子秤是利用力传感器来测力的，C错误；火灾报警器是利用烟雾对光的散射，使光照射到光电三极管上，光电三极管的电阻减小引起电流变化而发出警报，因此火灾报警器用到光电传感器，故D正确。

3．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就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．电饭煲中控制加热和保温的温控器答案 A解析红外报警装置将光信号转化成电信号，故A正确。

4．在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作。

传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的是( )答案 D解析对人的运动过程分析可知，下蹲过程分为初始的加速下蹲过程和完成下蹲前的减速下蹲过程。

问题求解：人在加速下蹲的过程中，有向下的加速度，处于失重状态，此时人对传感器的压力小于人的重力的大小；在减速下蹲的过程中，加速度方向向上，处于超重状态，此时人对传感器的压力大于人的重力的大小，故D项正确。

人教版选修3-2高二（上）第六章2.传感器的应用课后作业学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．很多汽车的车窗有防夹手功能．车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开．实现该功能可能使用的传感器是( )A．生物传感器B．气体传感器C．温度传感器D．压力传感器2．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。

平时外罩光电三极管接收不到LED 发出的光呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的（）A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有折射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报3．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否饮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（）A．U越大，表示c越大，c与U成正比酒精气体传感器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D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比二、多选题4．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同．以下有关传感器的说法正确的是：A．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，是光传感器的应用B．非触摸式自动水龙头(自动感应水龙头)应用的传感器是生物传感器C．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内实现这一功能的传感器是温度传感器D．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，能控制电路的通断三、解答题5．有一种测量物体重量的电子秤，其电路主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质上是电流表)，原理图如图中的虚线所示，不计踏板的质量．已知电流表的量程为2 A，内阻为1 Ω，电源电动势为12 V，内阻为1Ω，电阻R随压力F变化的函数式为R＝30－0.01F(F和R的单位分别为N和Ω)．(1)求该秤能测量的最大体重．(2)通过计算，得出该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的哪个刻度处？(3)写出该秤测量的重力与电流表中电流的函数关系．参考答案1．D【解析】汽车的车窗有防夹手功能，在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开，这是因为使用压力传感器．故D正确，A、B、C错误；故选D．【点睛】考查传感器的原理及应用，掌握各种传感器的联系与区别，注意电学量与非电学量的含义．2．C【解析】【详解】由报警器的原理可知发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在三极管上电阻变小与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，所以该传感器是用光传感器实现报警的，故AB不符合题意。

传感器的应用1.如图1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、磁感应强度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中通过的电流的图1 大小和方向为( )A．电流方向C→O B．电流方向O→CC．电流大小为1 A D．电流大小为0.5 A解析：根据左手定则，电流方向O→C，故A错B对，由F＝BIL得I＝FBL＝2 A，故C、D错。

答案：B2.如图2所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是( )A．电吉他是光电传感器B．电吉他是温度传感器图2C．电吉他是声音传感器D．弦改用尼龙材料原理不变解析：由电吉他发声原理可知是将声音变化转变为电流的变化，C对，A、B、D错。

答案：C3．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( )A．温度传感器B．光电传感器C．声音传感器D．热电传感器解析：温度传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器；光电传感器是指将光信号转换为电信号的一类传感器；声音传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器；热电传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器。

根据题意，楼道照明灯由两种装置控制，一是与光有关，二是与声音有关，故本题正确选项为B、C。

答案：BC4．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，某工作原理如图3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，电流表示数的变化规律如图乙所示，下列判断正确的是( )图3A．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解析：在0～t1内，电流I恒定，压敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动；在t1～t2内，电流I变大，压敏电阻阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B皆错。