傳感器的原理及應(yīng)用重點

1、高考資源網(wǎng)()高考資:尿網(wǎng)您身邊的高考專家高考資源網(wǎng)版權(quán)所有，侵權(quán)必究!第四模塊第十章第三單元單元達(dá)標(biāo)測試./一、選擇題1.在街旁的路燈，江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮，白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動控制，這是利用半導(dǎo)體的A .壓敏性C.熱敏性B .光敏性D .三種特性都利用解析：街旁的路燈和江海里的航標(biāo)，都是利用了半導(dǎo)體的光敏性,夜晚電阻大，白天電阻小.答案：B2.傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖17所示是一種測定壓力的電容式傳感器,當(dāng)待測壓力 F作用于可動膜片電極時，可使膜片發(fā)生形變，引起電容的變化.將電容器、靈敏電流計和電源串聯(lián)成閉合電路，那么A .當(dāng)

2、F向上壓膜片電極時，電容將減小B .當(dāng)F向上壓膜片電極時，電容將增大/ f kC.若電流計有示數(shù)，則壓力 F發(fā)生變化D 若電流計有示數(shù)，則壓力 F不發(fā)生變化解析：當(dāng)待測壓力作用于可動膜片電極上時，可使膜片發(fā)生形變，從而引起電容的變化, 當(dāng)F向上壓膜片電極時，相當(dāng)于兩極間距離減小，由C =孟可知電容器電容變大；將電容器、靈敏電流計、電源串聯(lián)組成閉合電路，如果有恒力F的作用，電容變大，電容器充滿 電之后，電流計中無示數(shù)，如果力 F發(fā)生變化，電容器的電容不斷變化，電源不斷給電容器充電、放電，電流計有示數(shù)，說明壓力 F發(fā)生變化.答案：BC3中學(xué)生為發(fā)射的“神舟七號”載人飛船設(shè)計了一個可測定豎直方向加速

3、度的裝置，其原理可簡化為如圖18所示連接在豎直彈簧上的重物與滑動變阻器的滑動觸頭連接，該裝置在地面上靜止時其電壓表的指針指在表盤中央的零刻度處，在零刻度的兩側(cè)分別標(biāo)上對應(yīng)的正、負(fù)加速度值.關(guān)于這個裝置在“神舟七號”載人飛船發(fā)射、運行和回收過程中示數(shù)的判斷正確的是圖18A .飛船在豎直加速升空的過程中，如果電壓表的示數(shù)為正，則飛船在豎直減速返回地 面的過程中，電壓表的示數(shù)仍為正B 飛船在豎直加速升空的過程中，如果電壓表的示數(shù)為正，則飛船在豎直減速返回地 面的過程中，電壓表的示數(shù)為負(fù)C.飛船在圓軌道上運行時，電壓表的示數(shù)為零D 飛船在圓軌道上運行時，電壓表示數(shù)所對應(yīng)的加速度大小應(yīng)約為9.8 m/s

4、2解析：該裝置在地面上靜止時，kx= mg,指針指在表盤中央的零刻度處；飛船在加速 上升的過程中，kxmg，滑動頭下移，此時，電壓表的示數(shù)為正；飛船在豎直減速返回地面的過程中，加速度方向向上，此時電壓表示數(shù)仍為正，故A對B錯；飛船在圓軌道上運行時，飛船中的物體處于完全失重狀態(tài)，a= g，彈簧恢復(fù)原長，電壓表示數(shù)不為零，故C錯D對.答案：AD4. 圖19所示的是某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器，光敏電阻Ri能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光，每當(dāng)工件擋住 A發(fā)出的光，光傳感器 B就輸出一個電信號，并經(jīng)信號處理 器處理后在屏幕上顯示出電信號與時間的關(guān)系，如圖20所示若傳送帶保持勻加速運動，每個工件均相對傳

5、送帶靜止，且相鄰工件間距依次為5、10、15、20(單位：cm) 則下列說法正確的是(不計工件擋住的時間)( )圖9圖2()2A .工件的加速度為 0.1 m/s2B .工件的加速度為 0.2 m/sC.當(dāng)無光照射 Ri時，光傳感器就輸出一次高電壓jTkD .當(dāng)無光照射Ri時，光傳感器就輸出一次低電壓I 1Q0 05QQ解析：由Ax aT2得，a= 帶 m/s2= 0.2 m/s2，故A錯B對.當(dāng)無光照射 Ri時，其阻值變大，Ri兩端電壓升高，R2兩端電壓降低，故光傳感器就輸出一次低電壓，C錯D對.答案：BD5. 圖21是一火警報警器電路的示意圖.其中R3為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，A .

6、 I變大，U變小B . I變小，U變大D . I變大，U變大解析：:當(dāng)R3處出現(xiàn)火情時，其電阻增大，電路中的總電阻增大，總電流減小，路端電C. I變小，U變小這種半導(dǎo)體熱敏材料的電阻率隨溫度的升高而增大.值班室的顯示器為電路中電流表，電源兩極之間接一報警器U的變化情況是當(dāng)傳感器RjF6所在處出現(xiàn)火情時， 顯示器的電流1、報警器兩端的電壓1 7()libnr1 V XP圖21壓增大，所以報警器兩端的電壓增大，其中電流表支路的電流也增大.答案：D6. (2010年廣州畢業(yè)綜合測試)如圖22是一位同學(xué)設(shè)計的防盜門報警器的簡化電路示意圖.門打開時，紅外光敏電阻 R3受到紅外線照射，電阻減??；門關(guān)閉會遮

7、蔽紅外線源(紅外線源沒有畫出).經(jīng)實際試驗，燈的亮滅能反映門的開、關(guān)狀態(tài).門打開時兩燈的發(fā)光情況以及R2兩端電壓UR2與門關(guān)閉時相比ICV220V綠燈A 紅燈亮,UR2變大B 綠燈亮,UR2變大C.綠燈亮,UR2變小D 紅燈亮,UR2變小解析：門打開R3減小,減小，IR3= I總一腎增加,正確.答案：DboE紅燈電磯繼電蠱導(dǎo)致R總減小和I總增加，Ur和URi變大,UR2= E (URi+ Ur)電磁繼電器磁性增強(qiáng)把銜鐵拉下，紅燈亮，綠燈滅,V 、A錯誤，D它是利用電容制作的傳感器， 話筒的振動膜前面鍍7. 如圖23是電容式話筒的示意圖，有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金

8、屬層和這個金屬板構(gòu)成電1 J容器的兩極，在兩極間加一電壓 U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化,其中導(dǎo)致電容變導(dǎo)致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號,化的原因可能是電容器兩板間的】外電路/振動脫金屬板A 距離變化C.介質(zhì)變化B .正對面積變化D.電壓變化高考資源網(wǎng)()您身邊的高考專家解析：人對著話筒說話時，使振動膜前后振動，使電容器兩極間距離變化，由C=47Sd 可導(dǎo)致電容C變化.答案：A&如圖24所示為一測定液面高低的傳感器示意圖，A為固定的導(dǎo)體芯，B為導(dǎo)體芯外已知靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向相同如果發(fā)現(xiàn)指針正向右偏轉(zhuǎn)，則導(dǎo)電液體的深度B 零A-C

9、 -三M* Ml Mi iM IB Mi Ml-Tf-三一一一一h變化為()A h正在增大B h正在減小C. h不變D.無法確定解析：由電源極性及電流方向可知,B構(gòu)成的電容器上的電荷量減小，據(jù)# 1 J|L電容C在減小，可推知正對面積S減小，即答案：Bh在減小.9. 家用電熱滅蚊器中電熱部分的主要部件是 材料制成的電阻器，其電阻率與溫度的關(guān)系如圖 熱、控溫兩重功能，對此以下說法中正確的是PTC元件，PTC元件是由酞酸鋇等半導(dǎo)體25所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)圖25面的一層絕緣物質(zhì)，C為導(dǎo)電液體，把傳感器接到圖示電路中，高考資源網(wǎng)版權(quán)所有，侵權(quán)必究!A .通電后其功率先增大后減小高考資源

10、網(wǎng)()高考論源網(wǎng)您身邊的高考專家B .通電后其功率先減小后增大C.當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在tl到t2的某一值不變D 當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在tl或t2不變解析：根據(jù)PTC元件的電阻率隨溫度變化的曲線可知：在常溫下，它的電阻是相當(dāng)小 的，通入電流以后，隨著溫度的升高，其電阻率先變小后增大，那么它的功率先變大，后變 小，溫度保持在tl到t2的某一值不變，這時候電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，如果溫度再升高，電阻 率變大，導(dǎo)致電流變小，溫度就會降下來；如果溫度降低，電阻率減小，導(dǎo)致電流變大，溫度就會升上去，所以本題正確答案為A、C.答案：AC二、計算、論述題10. 一熱敏電

11、阻阻值隨溫度變化的圖象如圖26甲所示，請應(yīng)用這一熱敏電阻自行設(shè)計一控制電路，當(dāng)溫度高于某一值后紅色指示燈亮，而溫度低于這一值時綠色指示燈亮，并且j說明滑動變阻器的作用.屮高考資源網(wǎng)版權(quán)所有，侵權(quán)必究!給你的器材有：如圖乙所示的繼電器一只(a、b為常閉觸點，c、d為常開觸點)、熱敏電阻一只、滑動變阻器一只、紅綠指示燈各一個、兩個獨立的電池組、開關(guān)兩個、導(dǎo)線若干.答案：設(shè)計的電路圖如下圖 27所示.圖27此方案中滑動變阻器的作用：主要是通過調(diào)節(jié)滿足對熱敏電阻的要求.高考資源網(wǎng)()高考許源網(wǎng)您身邊的高考專家11. 如圖28示是電飯煲的電路圖，Si是一個控溫開關(guān)，手動閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點(1

12、03C )時，會自動斷開.S2是一個自動控溫開關(guān)，當(dāng)溫度低于70C時，會自動閉合；溫度高于80C時，會自動斷開紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈.分流電阻R1 = R2= 500 Q,加熱電阻絲R3= 50 Q,兩燈電阻不計.|SlL=h53-Rl黃燈紅燈也圖28(1) 分析電飯煲的工作原理.(2) 計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比.解析：(1)電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時手動閉合0,這時黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài).加熱到 80C時，S2自動斷開，S1仍閉合；水燒開后， 溫度升高到居里點103C時，開關(guān)S1自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯

13、煲處于保溫狀 態(tài).由于散熱，待溫度降至 70 C時，S2自動閉合，電飯煲重新加熱，溫度達(dá)到80C時，S2 又自動斷開，再次處于保溫狀態(tài).加熱時電飯煲消耗的電功率P1= U，保溫時電飯煲消耗的電功率P2 = U，兩500Q= 11式中R并R1 + R并Jf IQ.R2R3500 X 50R 并=T JR2 + Rs 500 + 50P從而有5001 R1+ R并 500+ 11P2r并50011121 .4答案：(1)略(2)12 : 112. 如圖29所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來測定沿水平軌道運動的列車的加速度，m是一個金屬球，它系在金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點，AB是一根長為

14、L的電阻絲，其電阻值為 R.金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計，電阻絲的中點C焊接一根導(dǎo)線.從O點也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接入一個電壓表V(金屬絲和導(dǎo)線電阻不計)；圖中虛線 OC與AB垂直，且OC = h,電阻絲AB接在電壓為 U的直流穩(wěn)壓電源上，整個裝置固定在列車中使AB沿著前進(jìn)的方向，列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài)，當(dāng)列車加速或減速前進(jìn)時，金屬絲將高考資源網(wǎng)版權(quán)所有，侵權(quán)必究!高考資源網(wǎng)()您身邊的高考專家偏離豎直方向，從電壓表的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小.m穩(wěn)壓電源高考資源網(wǎng)版權(quán)所有，侵權(quán)必究!圖29(1)當(dāng)列車向右勻加速運動時，試寫出加速度a與電壓表讀數(shù) U 的關(guān)系式，以便重新刻制電壓表表

15、面使它成為直接可讀出加速度數(shù)值的加速計.(2)用此裝置測得的最大加速度是多少？為什么C點設(shè)置在電阻絲 AB的中間？對電壓表的選擇有什么特殊要求？解析：(1)設(shè)列車加速度為 a時懸掛小球的金屬絲偏離豎直方向B角，這時小球受到的合外力為F = mgtan 0根據(jù)牛頓第二定律F = ma得這時的加速度表達(dá)式為a = gtan 0因為DCdctan 0= DC，將此式代入上式得a= g C該式就是觸點 D的位移跟加速度的關(guān)系式.從電路部分看，設(shè)此時電壓表的讀數(shù)為 U ,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比，對均勻電阻絲來說，應(yīng)有電壓與電阻絲長度成正比，即:U_ = Rab =丄U= RDC = DC度，這時小球偏向oc線的右方.電壓表要零點在中間，量程大于U