传感器及其应用同步练习(新人教版选修3-2)

第3节实验：传感器的应用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跟被控电路并联解析：选A 由图可知A、B是电磁继电器线圈,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分离,从而使C、D接通或断开,进而起到控制作用,故A正确．2.(多选)如图所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯,R G为光敏电阻．“”是具有特殊功能的非门,当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时,输出端Y会突然从高电平跳到低电平,而当输入端A的电压下降到另一个值时,输出端Y会从低电平跳到高电平．要求在天暗时路灯(发光二极管)会被点亮,下列说法中正确的是( )A．天暗时,Y处于高电平B．天暗时,Y处于低电平C．当R1调大时,A端的电势降低,灯(发光二极管)点亮D．当R1调大时,A端的电势降低,灯(发光二极管)熄灭解析：选BD 天暗时,R G电阻值大,A端为高电平,所以输出端Y为低电平,发光二极管导通,选项B正确,A错误；将R1调大时,A端电势降低,当降到某一值时,输出端变为高电平,灯(发光二极管)熄灭,选项D 正确,C错误．3．设计一个白天自动关灯、黑夜自动开灯的装置,可供选择的仪器：光敏电阻、继电器、电池、交流电源、开关、导线和灯泡等．(1)如图所示已画好部分电路,请补画完原理电路图．(2)(多选)在以下原理电路工作时,说法正确的是( )A．光敏电阻受到光照,电阻变小继电器工作B．光敏电阻受到光照,电阻变小继电器不工作C．继电器工作时,照明电路闭合,电灯亮D．继电器不工作时,照明电路闭合,电灯亮解析：(1)如图所示．(2)有光照时,光敏电阻阻值变小,电路电流变大,线圈磁性增强,将G处动触片吸过来,G与H断开,照明电路停止工作；无光照射时,光敏电阻阻值增大,电路电流减小,线圈磁性减弱,G与H接触灯亮．答案：(1)见解析图(2)AD4．小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”,如图甲所示．将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方,当环境温度正常时,继电器的上触点接触,下触点分离,指示灯亮；当环境温度超过某一值时,继电器的下触点接触,上触点分离,警铃响．图甲中继电器的供电电压U1＝3 V,继电器线圈用漆包线绕成,其电阻R0为30 Ω.当线圈中的电流大于等于50 mA时,继电器的衔铁将被吸合,警铃响．图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象．(1)由图乙可知,当环境温度为40 ℃时,热敏电阻阻值为________Ω.当环境温度升高时,热敏电阻阻值将________,继电器的磁性将________(均填“增大”“减小”或“不变”)．(2)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱________相连,指示灯的接线柱D应与接线柱________相连(均填“A”或“B”)．(3)图甲中线圈下端P的磁极是________(填“N”或“S”)极．(4)请计算说明,环境温度在什么范围内时,警铃报警．解析：(1)分析乙图可知,热敏电阻40 ℃对应的阻值为70 Ω.温度升高时,热敏电阻阻值减小,根据欧姆定律可知,电路中电流增大,电磁铁的磁性增大．(2)当环境温度超过某一值时,继电器的下触点接触,上触点分离,警铃响,所以警铃的接线柱C 应与接线柱B 连,指示灯的接线柱D 应与接线柱A 相连．(3)分析电流的流向,根据安培定则可得到线圈的下端P 的极性是S 极．(4)当线圈中的电流I ＝50 mA ＝0.05 A 时,继电器的衔铁将被吸合,警铃报警．控制电路的总电阻为R总＝U 1I ＝30.05Ω＝60 Ω.热敏电阻为R ＝R 总－R 0＝60 Ω－30 Ω＝30 Ω,由图乙可知,此时t ＝80 ℃,即当温度t≥80 ℃时,警铃报警．答案：(1)70 减小 增大 (2)B A (3)S (4)环境温度大于等于80 ℃时,警铃报警．5．(2017·江苏卷)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图1所示,继电器与热敏电阻R t 、滑动变阻器R 串联接在电源E 两端,当继电器的电流超过15 mA 时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控．继电器的电阻约20 Ω,热敏电阻的阻值R t 与温度t 的关系如下表所示.t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 R t /Ω199.5145.4108.181.862.949.1(1)12R 1(0～200 Ω)、滑动变阻器R 2(0～500 Ω)、热敏电阻R t 、继电器、电阻箱(0～999.9 Ω)、开关S 、导线若干．为使该装置实现对30～80 ℃之间任一温度的控制,电源E 应选用________(填“E 1”或“E 2”),滑动变阻器R 应选用________(填“R 1”或“R 2”)．(2)实验发现电路不工作．某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图2所示的选择开关旋至________(填“A”“B”“C”或“D”)．(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查．在图1中,若只有b 、c 间断路,则应发现表笔接入a 、b时指针________(填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针________(填“偏转”或“不偏转”)．(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合,下列操作步骤的正确顺序是________．(填写各步骤前的序号)①将热敏电阻接入电路②观察到继电器的衔铁被吸合③断开开关,将电阻箱从电路中移除④合上开关,调节滑动变阻器的阻值⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1 Ω解析：(1)如果电源用E1,则在t＝30 ℃时电路中的最大电流I m＝3199.5＋20A≈13.67 mA＜15 mA,故不能实现对此温度的控制,因此电源应选用E2；为了在t＝80 ℃时实现对温度的控制,设滑动变阻器阻值的最大值至少为R′,则6 VR′＋20 Ω＋49.1 Ω＝0.015 A,解得R＝330.9 Ω,因此滑动变阻器应选用R2.(2)要用多用电表的直流电压挡检测故障,应将选择开关旋至C.(3)如果只有b、c间断路,说明b点与电源的负极间没有形成通路,a、b间的电压为零,表笔接在a、b间时,指针不偏转；c点与电源的负极间形成通路,a与电源的正极相通,a、c间有电压,因此两表笔接入a、c间时指针发生偏转．(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合,应先断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,并将阻值调至108.1 Ω,合上开关,调节滑动变阻器的阻值,直至观察到继电器的衔铁被吸合,这时断开开关,将电阻箱从电路中移除,将热敏电阻接入电路,因此操作步骤的正确顺序是⑤④②③①.答案：(1)E2R2(2)C (3)不偏转偏转(4)⑤④②③①6．某市科技园区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.(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的阻值范围是________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．③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子．解析：(1)解析过程略．(2)①U m＝I m R＝100×10－3×200 V＝20 V；E＝I(R2＋R),其中50 mA＜I≤100 mA,故R2在160～520 Ω之间．②解析见答案．答案：(1)电路原理图如图所示(2)①20 160～520②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,保证当磁铁吸合铁片时,3、4之间接通；不吸合时,3、4之间断开．③电磁起重机．。

传感器的应用(一) 同步练习我夯基我达标1.传感器的应用（1）力传感器——电子秤：它的敏感元件是应变片，形变的大小可以改变其电阻的大小.应变片可以把物体____________这个力学量转换成________________这个电学量.（2）声音传感器——话筒：它的敏感元件是音膜，动圈式的话筒音膜与线圈固定，电容式的话筒音膜就是一个电容器的可动极板.音膜的振动就能把____________转换成____________.（3）温度传感器①电熨斗：它通过温度传感器来控制电路的通断，应用的物理原理是____________.②测温仪：测温仪中的敏感元件可以是：______________、_____________、__________、____________等.答案：（1）形变电阻（或电压）（2）声音信号电信号（3）①热胀冷缩②热敏电阻金属热电阻热电偶红外线敏感元件2.如图6-2-6所示，甲、乙是两类热敏电阻的R-t特征图线，如果想用热敏电阻作传感器，并与继电器相连，构成一个简单的自动报警线路，当温度过高时，由继电器接通电路报警，采用图________类热敏电阻较好.图6-2-6答案：甲3.如图6-2-7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6-2-7A.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.小灯泡的亮度变弱思路解析：R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯L电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确，其余各项均错.答案：C我综合我发展4.如图6-2-8所示为一自动控温的电加热器的电路图，R1是热敏电阻，R2是加热电阻，试说明它是如何控制温度的.图6-2-8思路解析：闭合开关，电压加在R 1和R 2上，它们产生的热功率为212R R U ，随着温度的升高，热敏电阻R 1阻值增大，他们产生的电热功率就减小，选择合适的热敏电阻和加热电阻，就可以将加热的温度控制在某一温度上，加热功率等于散热功率，物体的温度保持在这一温度上不变.我创新 我超越5.某学生为了测量一物体的质量，找到了一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k ），如图6-2-9所示.测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.现有下列器材：力电转换器、质量为m 0的砝码,电压表、滑动变阻器、干电池各一个,电键及导线若干，待测物体（可置于力电转换器的受压面上）.请完成对该物体质量的测量.图6-2-9(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完整的电路图.(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k ，并测出待测物体的质量m.(3)请设想实验中可能出现的一个问题.思路解析:物体的重力G 与质量的关系是G=mg ，重力在数值上等于静止物体对水平支持物的压力F.又因题目所给的力电转换器的输出电压正比于受压面的压力，即U=kF ，因此利用电压表测出的电压值可间接地测量物体的质量.(1)由于测量时要求输入电压的可调范围尽可能大，所以测量电路的输入端应连成滑动变阻器的分压电路，输出端要接电压表，用以测量输出电压，测量电路如图所示.(2)测量步骤为：①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零.②将砝码m 0放在转换器上，记下输出电压U 0，则U 0=km 0g ，得k=U 0/m 0g.③将待测物体放在转换器上，记下输出电压U ，测得U=kmg ，代入k 值得m=0U U m 0. （3）力电转换器作为一种测量装置就有量程和零误差问题，所以实验中可能会出现的问题有:①待测物体质量超出转换器量程;②因电源电压不够而输出电压调不到零.。

第六章第3节一、选择题1．关于发光二极管，下列说法正确的是()A．发光二极管能发光，不具有单向导电性B．发光二极管能直接把光能转化为电能C．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光2．(多选)如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，R T为负温度系数热敏电阻，R 为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(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()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3．(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()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4．(多选)在制作光控电路实验中，某同学按如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，原因可能是()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5．(多选)如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，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 模仿路灯，R G为光敏电阻。

下列关于斯密特触发器和光控电路的说法中正确的是()A．斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号B．斯密特触发器是具有特殊功能的非门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6．(多选)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。

传感器的应用实例同步练习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,金属线圈中不会产生感应电动2.如图6-2-7所示为一种测定角度的传感器,当彼此绝缘的金属板构成的动片与定片之间的角度θ发生变化时，试分析传感器是如何将它的这种变化转化为电学量的。

图6-2-73．图6-2-8中电容式话筒右测固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的渡上金属层的振动膜a构成一个电容器，a、 b分别通过导线与恒定电源两极相接。

声源s做位移X=Asin(200πt)的振动，则有（）A.a振动过程中a、 b板之间的电场强度不变B.a振动过程中话筒会产生电磁波图6-2-8Ｃ．导线ac的电流的频率为1000HzＤ．．a向右位移最大时a 、b板形成的电流最大4．如图６－２－９是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面渡有薄薄的金属层，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，导致话筒所在的电路中的其他量发生变化，使声音信号被话筒转化电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容两极板间的（）A．距离变化 B．正对面积变化图 6-2-9C．介质变化 D.电压变化5.磁场具有能量,磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度,其值为B2∕2µ.式中B是磁感应强度, µ是磁导率,在空气中µ为一已知常数,为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B,一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P,再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离ΔL,并测出拉力F,如图6-2-10所示,因为F所做的功等于间隙中磁场的能量,所以由此可得此感应强度B与F、 A之间的关系为B=＿＿＿＿.图6-2-106.如图6-2-11所示,图6-2-11神州五号飞船发射升空时,火箭内测试仪台上放一个压力传感器,传感器上面压一质量为M的物体,火箭点火后从地面加速升空,当升到某一高度时,加速度为a=g∕2,压力传感器此时显示出物体对平台的压力为点火前压力的17/16,已知地球的半径为R, g为地面附近的重力加速度,试求此时火箭离地面的高度＿＿＿＿.7.如图6-2-12是电熨斗温度自动控制装置.①.常温时,上、下触点应是分离,还是接触?图 6-2-12②.双金属片温度升高时,那一层形变大?③.假设原来温度上升到800C时,断开电源,现在要求600C时断开电源,应怎样调节调温旋钮?8.某学生为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力.(比例系数为k)如图6-2-13(a)所示,测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电压为0,而后在其受压面上放一物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.的砝码,电压表,滑动变阻器,干电池各一个,现有下列器材:力电转换器,质量为m电键及到县若干,待测物体(可置于力电转换器的受压面上).请完成对该物体质量的测量.(1)设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,在图中画处完整的测量电路图.(2)简要说明测量步骤,求出比例系数K,并测出待测物体的质量m.图6-2-13参考答案1.B2.夹角变化,引起电容器电容的变化,若电容器时终与电源相接,电压不变,电容变化时电容器就会充电或放电,形成充电或放电电流 .3.BD4.A5.AF/2 6.R/3 7.(1).常温时,上下触点接触,使电路接通,电热丝工作.(2).双金属片的上面一层形变大.(3).应向上调节调温旋钮,双金属片受热时,易使触点分离.8. 解析(1) 设计电路如图(2) 测量步骤与结果:①调节滑动变阻器,使转换器的输出电压为零,②将砝码放在转换器上,记下输出电压U,③将待测物放在转换器上,记下输出电压U由U0=kmg,得k=U/mgU=k m g,所以 m=m0U/U参考答案1.B2.夹角变化,引起电容器电容的变化,若电容器时终与电源相接,电压不变,电容变化时电容器就会充电或放电,形成充电或放电电流 .3.BD4.A5.AF/2 6.R/3 7.(1).常温时,上下触点接触,使电路接通,电热丝工作.(2).双金属片的上面一层形变大.(3).应向上调节调温旋钮,双金属片受热时,易使触点分离.8. 解析(1) 设计电路如图(2) 测量步骤与结果:①调节滑动变阻器,使转换器的输出电压为零,②将砝码放在转换器上,记下输出电压U,③将待测物放在转换器上,记下输出电压U由U0=kmg,得k=U/mgU=k m g,所以 m=m0U/U。

实验：传感器的应用1．由非门电路构成的一简单控制电路如图所示，其中R′为光敏电阻（光照时电阻变小），R为变阻器，L为小灯泡。

当若R′受到光照时A．B点变为高电平，小灯发光B．A点变为高电平，小灯发光C．A点变为高电平，小灯不发光D．减小R的阻值可提高控制灵敏度【答案】AC2．如图所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通，当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放，则A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C．如果断开B线圈的电键S2，无延时作用D．如果断开B线圈的电键S2，延时将变长【答案】BC3．图是温度报警器电路示意图，下列对此电路的分析正确的是A．当R T的温度升高时，R T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【答案】BC4．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体浓度（CO，CH4瓦斯煤气）转换为电信号的传感器，简称电子鼻，根据如下材料，U=220 V的电源、M为排风扇、G为继电器、A为控制电源、S为控制开关。

请设计一个家用自动排烟电路，在图中完成连线图。

【答案】如图所示5．如图甲所示，x轴沿水平方向，有一用钕铁硼材料制成的圆柱形强磁体M，其圆形端面分别为N极和S极，磁体的对称中心置于x轴的原点O。

现有一圆柱形线圈C从原点O左侧较远处开始沿x轴正方向做匀速直线运动，圆形线圈的中心轴始终与x轴重合，且其圆面始终与x轴垂直，在线圈两端接一阻值R=500 Ω的定值电阻。

现用两个传感器，一个测得通过圆环的磁通量随圆环位置的变化图象，如图乙所示，另一个测得R两端的电压随时间变化的图象，如图丙所示。

第四节：传感器的应用实验同步练习一基础达标:1．测温仪使用的是（）A．光传感器B．红外线传感器C．温度传感器D．超声波传感器2．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3．鼠标器使用的是（）A．压力传感器B．温度传感器C．光传感器D．红外线传感器4．关于电饭锅的说法正确的是（）A．电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁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，若温控开关自动断电后，它不能自动复位5．应用温度传感器可以远距离读取温度的数值，这是把_________转变为_________的一大优点．6．测温仪中的测温元件可以是热敏电阻、_________、热电偶等，还可以是_________等．7．如图，将万用表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻R G的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将R G包裹起来，表针将向_________（填“左”或“右”）转动；若用手电筒光照射R G，表针将向_________（填“左”或“右”）转动．8．简单地说，光敏电阻就是一个简单的_________传感器，热敏电阻就是一个简单的_________传感器．9．机械式鼠标器的内部中的光传感器接收到的是断续的_________，输出相应的_________信号．10．烟雾散射式火灾报警器内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平常光电三极管收不到LED发出的光，呈现_________电阻状态．当有烟雾时因其对光的散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变_________．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．能力提升：11．如图是利用光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是光电传感器——光敏电阻．试简要叙述自动计数的原理．12．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻．当照射光强度增大时（）A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压降低13．在电熨斗中装有双金属片温度传感器，请简要叙述一下电熨斗如何自动控制温度．14．设计制作一个温度自动控制装置（温控报警器）：自己设计一个由热敏电阻作为传感器的简单自动控制实验．在图6-3-6中画出设计电路，并进行连接．15、如图表示普通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。

传感器的应用（二）同步练习1．下述仪器或装置用到传感器的有A．自动报警器B．电子秤C．电视摇控器D．红外线探测仪2．试说明下列各种场合分别选用怎样的传感器（1）普通电冰箱中的自动温度控制电路（2）马路两侧的路灯控制电路（3）气垫导轨上用的光电门（4）楼梯灯控制电路（5）宾馆的自动门（6）话筒（7）非接触式体温计（8）摇控电视机的接收器3．关于电饭锅，下列说法正确的是A．电饭锅中的传感器磁体是一种半导体材料B．开始煮饭时，压下开关按钮的原因是克服弹簧的弹力使永磁体一端上升，上下触点接触接通电路C．用电饭锅煮米饭，饭熟后水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当升高到“居里温度”时，电饭锅会自动断电D．用电饭锅烧水，水沸腾后也可以自动断电4．下列说法中正确的是A．机械式鼠标器中光传感器就是两个红外接收管，它的作用就是光信号（红外线脉冲）转换成电信号（电脉冲）B．机械式鼠标器中光传感器是由两个滚轴，两个码盘，两个红外线发射管（LED）和两个红外接收管组成的C．火灾报警器中光传感器是光电三极管，它的作用也是把光信号转换成电信号D．火灾报警器是利用烟雾对光的散射作用来工作的5．（2003年高考上海综合）用摇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射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏光阴自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图6－3－4所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压B ．当有光照射R 2时，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7．如图6－3－5是一火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2为用半导体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R 2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A ．I 变大，U 变小B ．I 变小，U 变小C ．I 变小，U 变大D ．I 变大，U 变小8．（2003高考上海综合）传感器可将非电学量转换为电学量，起自动控制作用．如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电机机、录像机、影碟机、空调机中有光传感器……演示位移传感器的工作原理如图6－3－4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 ，假设电压表是理想的，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，电压表的示数为发生变化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9．如图6－3－5所示电路，R 3后，在没有光照射时，a 、b 两点等电热，则A ．R 3的电阻变小，a 点的电势高于bB ．R 3的电阻变小，a 点的电势低于bC ．R 3的电阻变大，a 点的电势高于bD ．R 3的电阻变大，a 点的电势低于b10．电饭锅的原理如图6－3－6所示，煮饭时开关S 是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后（当时的温度大约为103℃）保护开关S 自动断开，黄灯亮．（1）电阻R 1的作用是保护红色指示灯不致因电流过大而烧毁，与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？通常情况下用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能能不能起作用，为什么？拓展提高★ 思维升华通过分析传感器的四个典型应用实例电饭锅、测温仪、鼠标器和火灾报警器的工作原理，着重分析它们如何实现非电学量向电学量的转换，尝试着进行简单电路的设计，以达到学以致用的目的．★ 综合实践与创新1． 生活中，经常用到用光控制电路的情况．例如路灯的控制开关，傍晚时等光暗到一定程度，路灯会自动点亮，清晨时光亮到一定程度，路灯自动熄灭．下面是光敏电阻、两个电源、带放大器（放大器内有电源，图中没有表示出来）的断电器和灯的示意图（见图6—3－7）．继电器的线圈A 绕在软铁芯上，并且跟放大器的输出端c 、d 相连，a 、b 是放大器的作用是：当输入端回路中电流发生较小变化时，输出端回路中电流发生较大的变化．当线圈A 产生的磁场足够强时，就会克服弹簧K 的弹力将衔铁c 吸下，触头D 断开、触头B 接通；当输入端回路中电流变化较小时，线圈A 产生的磁场不足以吸住衔铁C ，则触头B 断开、触头D 接通．（1） 连接实物图，使得光强时灯灭，光弱时灯亮．（2） 简要说明此电路的工作原理．参考答案1． ABCD 2．（1）温度传感器 （2）光传感器 （3）光传感器 （4）光传感器、声传感器（5）光（红外线）传感器 （6）声传感器 （7）光（红外线）传感器 （8）光（红外线）传感器3． BC 4．ACD 5．A 6．AD 7．B 8．B 9．A 10．（1）R 1应该远大于发热板的等效电阻。

传感器的应用1．如图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。

传感器R2所在处出现火情时，通过显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是A．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】D2．下列有关电熨斗的说法正确的是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，要调节调温旋钮，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【答案】BC3．随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，使热空气从机内喷出，将湿手烘干。

手靠近干手机能使传感器工作，这是因为此过程A．改变了湿度B．改变了温度C．改变了磁场D．改变了电容【答案】D4．某同学设计的散热排风控制电路如图所示，M为排风扇，R是可变电阻，R0是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小。

控制开关电路具有下列特性：当A点电势φA＜φ0时，控制开关处于断路状态；当φA≥φ0时，控制开关接通电路，M开始运转。

下列说法中正确的是A．环境温度升高时，A点电势升高B．可变电阻R阻值调大时，A点电势降低C．可变电阻R阻值调大时，排风扇开始工作的临界温度升高D．若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作【答案】A5．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。

平时光电三极管接收不到LED发生的光呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是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【答案】C6．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，下图为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则应如何调节调温旋钮A．向下B．向上C．保持原状D．不能确定【答案】B7．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小。

第二节：传感器的应用（一）同步练习二基础达标1．如图所示，甲、乙是两类热敏电阻的R-t 特征图线，如果想用热敏电阻作传感器，并与继电器相连，构成一个简单的自动报警线路，当温度过高时，由继电器接通电路报警，采用图________类热敏电阻较好.2．如图所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻，L 为小灯泡，当温度降低时（ ）A.R 1两端的电压增大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3．下列说法正确的是 （ ）A 、应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力B 、电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件C 、应变片能把力学量―――物体形变转换为电学量―――电压D 、所有电子秤都应用了应变式力传感器4．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5．下列说法正确的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，上下触点是分享的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分享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6、为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即被接通电源而发光，这种传感器为＿＿＿＿＿，它输入的是＿＿＿＿＿＿信号，经传感器转换后，输出的是＿＿＿＿＿信号．7．传感器是一种采集信息的重要器件，图1是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力为F 作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的 ( )A 、若F 向上压膜片电极，电路中有从a 和b 的电流B 、若F 向上压膜片电极，电路中有从b 和a 的电流G b aRFC 、若F 向上压膜片电极，电路中不会出现电流D 、若电流表有示数，则说明压力F 发生变化8、1999年7月12日，日本原子能公司所属敦贺湾电站由于水管破裂导致国徽冷却剂外流，在检测此重大事故中应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转换为电信号的自动化测量技术．如图所示是一种测定导电液体深度的装置；包着一层电介质的金属棒与导电液体形成一个电容器，电容量的变化能反映液面的升降情况，则下列叙述中正确的是 ( )A ．电容增大反映h 增大B ．电容增大反映h 减少C ．将金属棒间的电压和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h 减小D ．将金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液与金属棒间的电压增大反映h 增大 9、街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、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 、三特性都利用了10、若超导体线圈连接在电路中，则（ ）A.超导体线圈中有较小的电流通过B.有强大的电流通过线圈，不能产生强大的磁场C.电流通过超导体线圈，能产生强大的磁场D.电流在超导体线圈中，会有部分能量消失能力提升：11．如图所示是继电器的原理图，A 为常闭触点，B 为常开触点，当在接线柱2、3间通入一定的电流时，电磁铁便使衔铁P 脱离A 而与B 接触，从而达到控制电路的目的.接线柱____________与有电源的热敏电阻串联.接线柱____________与外电路串联，即可在温度过高时切断外电路，实现对外电路的自动控制.若要求切断此电路的同时接通另一个外电路，则需要接通的电路应连在____________两个接线柱上.12．计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器．该电容器的电容可用公式C=εdS 计算，式中ε=9×10-12,S 为金属片的正对面积，d 表示两金属片间距．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，键未按下时的金属片间距为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电解质芯线mm13．一光敏电阻和一用电器串联后接在一电源上，如图所示.当电路中的光敏电阻受到光照射时，用电器__________正常工作；当光敏电阻不受光照射时，阻值__________，电流___________，用电器___________工作.14．如图所示为一自动控温的电加热器的电路图，R1是热敏电阻，R2是加热电阻，试说明它是如何控制温度的.参考答案：1、答案：甲2、答案：C3、答案：ACD4、答案：AB5、答案：C6、答案：声，声，电7、答案：BC8、答案：AC9、答案：B10、答案：C11、答案： 2、3 1、5 1、412、答案：A13、答案：开始 增大 减小 停止14、思路解析：闭合开关，电压加在R 1和R 2上，它们产生的热功率为212R R U ，随着温度的升高，热敏电阻R 1阻值增大，他们产生的电热功率就减小，选择合适的热敏电阻和加热电阻，就可以将加热的温度控制在某一温度上，加热功率等于散热功率，物体的温度保持在这一温度上不变.小课堂：如何培养中学生的自主学习能力？ 自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。

传感器的应用实例同步练习
1、为解决楼道照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路相接。

当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即被接通电源而发光，这种传感器为传感器，它输入的是信号，经传感器转换后，输出的是信号。

试利用一个“非”门，设计一个电路，实现上述功能。

2、如图6-4-7所示为温度自动控制模拟电路，甲图中T为3AX31三极管；J
为额定电压6V，原初三分组实验用的继电器；R
1为1kΩ的定值电阻，R
2
为10kΩ
的电位器；R
T
为热敏电阻（面标100Ω），从它的两个引脚各焊出一根细长的软
导线（两脚分别套上绝缘套）；D为1N4001二极管。

乙图为被继电器触点控制的电路，A，B，C分别为继电器的常闭、动、常开触点，LED为高亮度红、绿发光
二极管；R
3
为470Ω电阻，S为扭子开关。

（1）试指出本电路图中使用的是什么样的传感器？（2）分析该电路的工作过程。

图6-4-7
参考答案
1、声电，声音，电，略
2、热敏电阻处于常温下，调节R
2使三极管U
be
增大，直至导通，则继电器线
圈J中有足够大的电流通过，使衔铁吸合，触点B与C接通，红色LED发光。

若将热敏电阻放入热水中，则R
T
的阻值明显减少，导致二极管由导通变为截止，继电器线圈中没有电流通过，使衔铁释放，于是触点B变为A接通，绿色LED 发光，表示箱内已经达到设定的温度，同时红色LED熄灭。