高中物理课时作业十五传感器的应用新人教版选修3_2

2016-2017学年高中物理第6章传感器1 传感器及其工作原理课时作业新人教版选修3-2编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2016-2017学年高中物理第6章传感器1 传感器及其工作原理课时作业新人教版选修3-2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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1 传感器及其工作原理1．关于光敏电阻,下列说法正确的是( ）A．受到光照越强，电阻越小B．受到光照越弱，电阻越小C．它的电阻与光照强弱无关D．以上说法都不正确解析: 光照增强时，光敏电阻中载流体增多,所以导电能力增强，电阻越小．答案: A2．关于霍尔元件，下列说法正确的是（)A．把温度这个热学量转化为电阻这个电学量B．把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量C．把力这个力学量转化为电压这个电学量D．把光照这个光学量转化为电阻这个电学量答案：B3．如图所示，某半导体热敏电阻的I－U图线可能是（)解析: 热敏电阻图线是非线性的，并且随电流增大温度升高，电阻减小,故A、C、D错，B正确．答案: B4．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：B5．金属铂的电阻值对温度高低非常敏感,图中可能表示金属铂电阻的U－I图线是（)解析：金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感，电阻随温度的升高而增大，在一定温度下其U－I图线是非线性的且图线的斜率越来越大，故B正确．答案：B6．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,导线芯和导电液构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路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．无法确定解析：由题意知，导线和导电液体构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极，当液面高度发生变化时相当于两极正对面积发生变化，会引起电容的变化,与平行板电容器类比可得,导电液体深度h增大时，导电芯和导电液体正对面积增大,电容器的电容值变大．答案：A7.如图所示,R t为半导体热敏电阻,其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明( ）A．环境温度变高B．环境温度变低C．环境温度不变D．都有可能解析：灯泡L的亮度变暗,说明R t的阻值增大,即周围环境的温度变低．答案：B8．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示装置．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。

传感器的应用知识元传感器的应用知识讲解光敏电阻1．特点：电阻值随光照增强而减小。

2．原因分析：光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强。

所以无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。

3．作用：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电阻大小这个电学量。

热敏电阻和金属热电阻（1）热敏电阻：用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显，如图所示，①为某一热敏电阻的“R－T”特性曲线。

（2）热敏电阻的两种型号及其特性热敏电阻器是电阻值随温度变化而变化的敏感元件。

在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。

（3）热敏电阻的用途热敏电阻器的用途十分广泛，主要应用于：①利用温度特性来测量温度、控制温度和元件、器件、电路的温度补偿；②利用非线性特性完成稳压、限幅、开关、过流保护作用；③利用不同媒质中热耗散特性的差异测量流量、流速、液面等。

（4）金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为金属热电阻。

如上图中的②为金属热电阻“R－T”特性曲线。

相比而言，金属热电阻化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好。

霍尔元件（1）霍尔效应如图所示，厚度为h，宽度为d的导体放在与之垂直的磁感应强度为B的均匀磁场中。

当电流通过导体时，在导体的上侧面A与下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。

（2）霍尔元件霍尔元件就是利用霍尔效应来设计的一个矩形半导体薄片，在其前、后、左、右分别引出一个电极，如图所示，沿PQ方向通入电流I，垂直于薄片加匀强磁场B，则在MN间会出现电势差U，使薄片厚度为d，PQ方向长度为l1，MN方向为l2。

薄片中的带电粒子受到磁场力作用发生偏转，造成半导体内部出现电场。

6.2 传感器的应用题组一力传感器1.数字跑道在奥运会田径竞走、跳远和三级跳等重点奥运项目中投入使用,数字跑道和数字跑鞋为运动健儿们在科学训练和比赛中发挥了积极作用。

该跑道采用了大面积柔性压力阵列传感器、现场总线网络和分布式信息处理技术,可实时检测运动员步频、步距、足部触地时间、离地时间、速度、发力大小、发力角度等信息,在此基础上构建了训练信息采集和技术诊断分析系统,为田径项目提供了一种全新的科学化训练平台。

下列关于数字跑道的说法正确的是()A.传感器需要有敏感元件和转换电路等组成B.压力阵列传感器应该是一种力电传感器C.奥运会中应用的传感器智能化程度很高,直接感应的是电学量,不需要力电转换D.奥运会中应用的传感器智能化程度尽管很高,但传感器都是将非电学量转换为电学量2.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。

某同学利用压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置,该装置的示意图如图所示,将压敏电阻平放在电梯内,其受压面朝上,在受压面上放一物体m,电梯静止时电流表示数为I0;当电梯做四种不同的运动时,电流表的示数分别如下图中甲、乙、丙、丁所示。

下列判断中正确的是()A.甲图表示电梯在做匀速直线运动B.乙图表示电梯可能向上做匀加速运动C.丙图表示电梯可能向上做匀加速运动D.丁图表示电梯可能向下做变减速运动3.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题组二温度传感器4.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,如图所示为电熨斗的结构图,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,则如何调节调温旋钮()织物材料尼龙合成纤维丝绸羊毛棉麻熨烫温度低高A.向下B.向上C.保持原状D.不能确定5.传感器在日常生活中的应用越来越广泛,温度传感器(实质是自动开关)是其中的一种。

2017-2018学年高中物理6.2 传感器的应用课下作业（含解析）新人教版选修3-2编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017-2018学年高中物理6.2 传感器的应用课下作业（含解析）新人教版选修3-2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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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＝错误!＝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。

课时作业14实验：传感器的应用一、单项选择题1．街道旁的路灯，海里的船标都要求在夜晚亮，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，实行了自动控制，这是利用半导体的(B)A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用解析：白天和夜晚的区别是白天有太阳光照射，光线强，晚上没有阳光，光线弱，利用光敏元件就可以实现自动控制路灯等的亮灭，故选项B正确．2．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．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可跟被控电路并联解析：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的吸引力变化，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用，故A选项正确．3．传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用，如计算机鼠标中有位移传感器，电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器……，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，带动滑动变阻器的滑动触头滑动，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(B)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，M不动时，电压表示数恒定，B正确，D错误．4．如图所示是测定位移s的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化(A)A．电介质进入极板的长度B．两极板间距C．两极板正对面积D．电介质的种类解析：由原理图可知，要测定的位移s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，而两极板间距、正对面积及电介质种类均未变化，所以正确答案为A.5．将如图所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中，使杆沿轨道方向固定，就可以对火车运动的加速度进行检测．闭合开关S，当系统静止时，穿在光滑绝缘杆上的小球停在O点，固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器BC的正中央，此时，电压表指针指在表盘刻度中央．当火车在水平方向有加速度时，小球在光滑绝缘杆上移动，滑片P随之在变阻器上移动，电压表指针发生偏转．已知，当火车向左加速运动时，电压表的指针向右偏．则(A)A．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做加速运动B．电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做加速运动C．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做减速运动D．电压表指针向左偏，说明火车可能在向左做加速运动解析：因为当火车向左加速运动时，有向左的加速度，弹簧处于伸长状态，滑片P靠近变阻器C端，电压表的指针向右偏．所以，当滑片P靠近变阻器B端时，电压表的指针将向左偏，此时，弹簧将处于压缩状态，火车具有向右的加速度，火车可能在向右做加速运动，也可能在向左做减速运动，选项A正确，C、D错误；同理可知B错误．二、多项选择题6．关于传感器的作用，下列说法正确的有(BC)A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量解析：传感器是将感受到的非电学量转化为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B、C对．7．如图所示，在电路中接一段钨丝(从旧白炽灯中取出)，闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是(BC)A．该传感器利用了钨丝的化学性质B．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性C．该传感器能够把热学量(温度)转换为电学量(电阻)D．该传感器能够把电学量(电阻)转换为热学量(温度)解析：由题目中的实验现象可知钨丝的电阻随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，利用该特性可以制成温度传感器，传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，B、C对，A、D错．8．全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制其动作的，当进行排水和脱水工作时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水，如图所示．以下说法正确的是(BD)A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍不能被吸入线圈中D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中解析：若输入控制电流由a流入，由b流出，则铁芯1左端为N 极，右端为S极，它将使铁芯2磁化，A端为S极，B端为N极，并吸入线圈中，若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中，故选B、D.三、非选择题9．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，发光二极管是发光的(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1min.这一过程中发光二极管是熄灭的．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，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.10．如图所示展示了某城市的路灯自动控制电路．路灯要求在白天自动熄灭，而晚上自动开启．试用你学过的有关传感器的知识解释这个电路的自动控制原理．答案：见解析解析：当天亮时，光线照到光敏电阻，其阻值迅速变小，控制电路的电流增大，使电磁铁磁性增强，将衔铁吸引下来，触点断开，路灯熄灭．当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻阻值迅速增大，控制回路电流变小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮．11．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＝220V电源、M排风扇、G继电器、A控制电源、S控制开关．请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线图．答案：如图所示解析：电磁继电器起开关作用，所以电池组、开关和电磁继电器应组成一个电路，另一个是由排风扇和高压电源组成的电路．。

传感器的应用基础达标1．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，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，在夏季自动门可能误动作．自动门实际使用的是红外线传感器，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．烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮( )尼龙合成纤维丝绸由题意知，电熨斗由熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，就是要求电熨斗在低温易断开，因双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，使双金属片向下弯曲，上下触点脱离，电路断开，因此，应向上调节调温旋钮，双金属片受热时，易使触点分离，所以选．传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器(种．某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的．常温下，该温度传感器是闭合的；当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，从而切断整个电路．下列关于该消毒柜的为电源开关)，连接正确的是( )电路中，当温度升高到某一设定值时，电路会断开；B、升高到某一设定值时，传感器会断开，但整个电路不会断开．电源开关始工作，当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，整个电路也断开，所以如右图中电容式话筒右侧固定不动的金属板b，与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀上金属层的振动膜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＝A sin200πt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C．导线ac电流的频率为1000 HzD．a向右位移最大时，a、b板形成的电容最大【解析】由于振动膜振动，两极板间形成振动的电场而形成电磁波，导线内形成声音振动电流．向右位移最大时两极板间距最小，电容最大．导线中电流的频率等于声源S振动的频率f＝ω/2π＝100 Hz.【答案】BD5．某同学设计的家庭电路保护装置如图所示．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，下列说法错误的是( )A．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【解析】当电路正常工作时，电流经火线流入用电器，再经零线流回．由于火线和零线并行绕在铁芯左侧，火线和零线中的电流反向，合磁通量为零，故A、B正确．用电器短路后，火线和零线中电流仍然等大、反向，铁芯中无磁通量，开关不会被电磁铁吸起，C错误．当地面上的人触电时，火线中的电流经人体流入大地，由于电磁感应，L2产生感应电流，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，D正确，故应选择C.【答案】 C6．请用仪器：热敏电阻，学生电源，继电器，滑动变阻器，开关，导线等设计一个由温度控制小灯泡发亮的电路．【解析】设计图如图，闭合S1后，有电流通过继电器，但R1较大，继电器产生的磁场较弱，当R1的温度升高，电阻减小，继电器产生的磁场显著增大，S2被吸下来，小灯泡发光，温度降低，磁性减弱，S2弹开，小灯泡熄灭，从而达到由温度控制灯泡的亮和灭．【答案】见解析7.如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图．为小车的车轮．D 为与C 同轴相连的齿轮，车轮转动时，出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被n如图所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、电键中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止的小球．K 断开时传感器上有示数，的变化情况和磁通量变化率分别是．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd nq．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd 2nq闭合时传感器上恰好无示数，说明小球所受电场力和重力平衡，由于小球带正电，所以电容器上极板为负，由楞次定律，可知线圈中的磁场mgd nq，可见B 选项正确．家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC 元件，PTC 成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，)有一种测量人体重的电子秤，其原理图如右图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为随压力变化的函数式为R＝30－0.021400 N1300 N即踏板空载时的刻度线)应标在电流表即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘．温度传感器是对温度敏感的元件，它将感受到的温度信号转变成测量的量，从而直接反映出其变化．某种材料的R－t图线如下图甲所示．它能否作为温度传感器的感应元件？把这种材料制成的电阻和一个电热器串联，如图乙，可达到何种自动控制效果？温度升高或降低导致R阻值发生变化，使电路中电流发生变化，导致电热器上的电压发生改变，因此可以起到控制效果．可达到使电热器保持一定温度的效果．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．某光敏电阻R P在不同照度下的阻值如表：(lx)0.20.40.60.8 1.0)7540282320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，并说明阻值随照提供的器材如下：符号，阻值见上表电动势3 V，内阻不计光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示：光敏电阻的阻值随光照度变化特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小．。

(时间：60分钟)题组一力传感器的应用1．电子秤使用的是()A．超声波传感器B．压力传感器C．温度传感器D．红外传感器[答案] B2.图629如图629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，ΔΦΔt＝mgdq B．正在减弱，ΔΦΔt＝mgdnqC．正在减弱，ΔΦΔt＝mgdq D．正在增加，ΔΦΔt＝mgdnq[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＝nΔΦΔt ＝U，又q·Ud＝mg得ΔΦΔt ＝mgdnq，故D正确．[答案] D3．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6210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6210乙所示．根据图线所提供的信息，以下判断正确的是()图6210A．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[解析]小球下落的轨迹展开图如图所示，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Ft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Ft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．正确选项为B.[答案] B题组二温度传感器的应用4．在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，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，主要是因为红外线光子能量小，可以节约能量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[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．[答案] D5.图6211在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图6211所示，由于这种特性，使PTC元件具有发热、保温双重功能．以下判断正确的是()A．通电后，其电功率先增大，后减小B．通电后，其电功率先减小，后增大C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变．[解析]当电热灭蚊器温度由0升到t1的过程中，电阻器的电阻率ρ随温度的升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在电热灭蚊器上的电压U保持不变，电热灭蚊器的电功率P随之增大，当t＝t1时，P＝P1达到最大．当温度由t1升高到t2的过程中，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大；因此在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t<t3，P>P′，使温度自动升高到t3；当t>t3，P<P′，使温度自动降为t3，实现自动保温．故选D.[答案]AD6．如图6212甲所示，为在温度为10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，R t为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图6212乙所示．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，使箱内温度升高；当U ab＞0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在________℃.图6212[解析]本题考查了自动恒温箱的原理，抓住U ab＝0的临界状态进行研究．设电路路端电压为U，当U ab＝0时，有UR1＋R2R1＝UR3＋R t·R3，解得R t＝20 kΩ.由题图可知，当R t＝20 kΩ时，t＝32 ℃.[答案]32 ℃题组三光传感器的应用7．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[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．[答案] A8．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] B9.图6213如图6213所示，为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图．A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮．车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示．若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是________；小车速度的表达式为v＝________；行程的表达式为s＝________.[解析]根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有v＝2πRf，其中R为车轮的半径，f为单位时，间内车轮转过的圈数；若车轮的齿数为P，则转一圈应有P个脉冲被B接收到，因此有f＝nP代入上式，有v＝2πRnP.同样，根据行程的意义，应有s＝2πRf，其中f为整个行程中车轮转过的圈数；而f＝N，所以sP＝2πRNP.可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半径R和齿轮齿数P，速度和行程的表达式如上面两式所示．[答案]车轮的半径R和齿轮齿数P 2πRnP2πRNP10．如图6214所示，是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，灯的亮灭能反映门的开、关状态．门打开时两灯的发光情况以及R2两端电压U R2与门关闭时相比()图6214A．红灯亮，U R2变大B．绿灯亮，U R2变大C．绿灯亮，U R2变小D．红灯亮，U R2变小[解析]门打开R3减小，导致R总减小和I总增加，U r和U R1变大，U R2＝E－(U R1＋U r)减小，I R3＝I总－U R2R2增加，电磁继电器磁性增强把衔铁拉下，红灯亮，绿灯灭，A、B、C均错误，D正确．[答案] D11.图6215逻辑电路在电子线路中有着重要的应用．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6-2-15中R G是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小．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得到__________电压．(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较黑时才会自动接通开关，应将R调________(填“大”或“小”)一些．[解析](1)天黑时，光线减弱，光敏电阻R G变大，A端输入低电压，Y端输出高压信号，J得到高压，开始控制路灯工作．(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R调大，A端输入电压较高，当天色较黑时，R G的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压升高，J得到高压，开始控制路灯工作．[答案](1)大低高(2)大。

传感器的应用时间：45分钟一、单项选择题1．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．与之相连的电子电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( B )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，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．2.如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，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，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，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可能是电容两极板间的( A )A．距离变化B．正对面积变化C．介质变化D．电压变化解析：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．3.如图所示，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，电流较小；称物体时，在压力作用下滑片P 下滑，使滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大．这样把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R 0，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 )A ．G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2－E IR 0kLB ．G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E IR 0－1kLC ．G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E IR ＋1kL D ．G ＝kIL 解析：物体在地磅上，所以mg ＝k Δx ，在回路中，因为L －Δx R x ＝L R 0，所以R x ＝R 0L ·⎝ ⎛⎭⎪⎫L －mg k .因为整个回路I ＝E R 0＋R x ，所以E ＝I ⎝ ⎛⎭⎪⎫2R 0－R 0mg Lk ，所以⎝ ⎛⎭⎪⎫2R 0－E I Lk R 0＝mg ，所以G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2－E IR 0Lk ，所以选A. 4．如图甲所示是一火警报警装置的一部分电路，其中R 2是半导体热敏电阻(传感器)，它的电阻R 随温度t 变化关系如图乙所示，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( D )A ．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，即R 2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D选项正确．5．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( D )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，小车做匀加速直线运动或匀速直线运动；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.二、多项选择题6．下列说法正确的是( BC )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；双金属片是一种导体材料，故D错．7．图中电容式话筒的右侧有一固定不动的金属板b，与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀上金属层的振动膜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＝A sin200πt的振动，则( BD )。

3 实验：传感器的应用题组一光控开关电路分析1．逻辑电路在电子线路中有着重要的应用．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1中R G是一个光敏电阻，当有光线照射时，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为路灯总开关控制电路，它在获得高电压时才启动(图中未画出路灯电路)．图1(1)当天黑时，R G的阻值变_______，“非”门电路获得_______电压，J得到_______电压．(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较暗时才会自动接通开关，应将R的阻值调________(填“大”或“小”)一些．2．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源按如图2甲所示电路连接，制成光电报警装置．当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声．光敏电阻：光敏电阻受光照射后，阻值会变小．干簧管继电器：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图乙所示，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态．当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下回复到分离状态．试说明光电报警器的工作原理．图2题组二温控开关电路分析3．如图3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3A．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4．如图4所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理．图4题组三自动控制电路的分析与设计5．(多选)如图5所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门排除污水．以下说法中正确的是()图5A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中6．(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图6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，下列说法正确的有()图6A．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7．如图7是一种防汛报警器的原理图，S是触点开关，B是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有浮子A，请你说明这种报警器的工作原理．图7[答案]精析1．(1)大低高(2)大[解析](1)天黑时，光线减弱，光敏电阻R G的阻值变大，A端输入低电压，Y端输出高电压，J得到高电压，开始控制路灯工作．(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R 的阻值调大，使A端输入电压较高，当天色较暗时，R G的电阻变大，A端的电压降低，Y 端的电压升高，J得到高电压，开始控制路灯工作．2．当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的分离状态变成闭合状态，蜂鸣器电路接通，蜂鸣器发声；反之，当没有光照射或光照很微弱时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小，干簧管内的两个铁质簧片处于分离状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发声．3．B[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．]4．见[解析][解析]当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻温度升高，阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P 吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮．5．AD[解析]铁芯被通电螺线管磁化．6．ABD[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的磁通量的变化，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．]7．见[解析][解析]由题图可以看出，水面上升时，浮子A在漏斗形的竹片圆筒内上浮，顶起金属板．当水面上升达到警戒水位时，使触点开关S闭合，电磁铁电路连通，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁使报警电路的触点开关闭合，灯亮发出防汛警报．。