第3節(jié)　大顯身手的傳感器

第3節(jié)大顯身手的傳感器課后篇鞏固提升必備知識基礎(chǔ)練1.(2021湖北襄陽老河口中學(xué)期末)小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高,無法自動控制。經(jīng)檢查,恒溫箱的控制器沒有故障。參照圖,下列對故障判斷正確的是()A.只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B.只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障C.熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障D.可能是加熱器出現(xiàn)故障解析由恒溫箱原理圖可知,無論熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定出現(xiàn)故障,都會向控制器傳遞錯(cuò)誤信息,導(dǎo)致控制器發(fā)出錯(cuò)誤指令,C正確,A、B錯(cuò)誤;若加熱器出現(xiàn)故障,只有一種可能,即不能加熱,而題中加熱器一直加熱才會使溫度持續(xù)升高,D錯(cuò)誤。答案C2.(2020福建師大附中期末)防治疫情期間,在機(jī)場、車站等交通出入口,使用了紅外線熱像儀,紅外線熱像儀通過紅外線遙感,可檢測出經(jīng)過它時(shí)的發(fā)熱病人,從而可以有效控制疫情的傳播。關(guān)于紅外線熱像儀,下列說法正確的是()A.選擇紅外線進(jìn)行檢測,主要是因?yàn)榧t外線光子能量小,可以節(jié)約能量B.紅外線熱像儀通過發(fā)射紅外線照射人體來檢測C.紅外線熱像儀同時(shí)還具有殺菌作用D.一切物體都能發(fā)射紅外線,而且物體在不同溫度下發(fā)射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同解析紅外線熱像儀是根據(jù)物體發(fā)射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同而工作的,故選項(xiàng)D正確。答案D3.(多選)(2021河北邢臺八中期中)如圖所示為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖,下列關(guān)于電熨斗的說法正確的是()A.電熨斗能自動控制溫度主要利用了雙金屬片,兩片金屬的膨脹系數(shù)相同B.常溫下,上、下觸點(diǎn)是接觸的,溫度過高時(shí),雙金屬片發(fā)生彎曲使上、下觸點(diǎn)分離C.需要較高溫度熨燙時(shí),要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕,使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移D.電熨斗中的雙金屬片是一種半導(dǎo)體材料解析電熨斗主要是利用雙金屬片的膨脹系數(shù)不同而自動控制溫度的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;常溫下,上、下觸點(diǎn)是接觸的,溫度過高時(shí),雙金屬片發(fā)生彎曲使上、下觸點(diǎn)分離,選項(xiàng)B正確;需要較高溫度熨燙時(shí),要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕,使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移,選項(xiàng)C正確;電熨斗中的雙金屬片是金屬材料,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案BC4.如圖所示,甲為溫度在10℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖,箱內(nèi)的電阻R1=20kΩ,R2=10kΩ,R3=40kΩ,RT為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示。當(dāng)a、b端電壓Uab<0時(shí),電壓鑒別器會令開關(guān)S接通,恒溫箱內(nèi)的電熱絲加熱,使箱內(nèi)溫度升高;當(dāng)Uab>0時(shí),電壓鑒別器會令開關(guān)S斷開,停止加熱,恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在℃。

解析設(shè)電路的路端電壓為U,當(dāng)Uab=0時(shí),是電熱絲加熱的臨界狀態(tài)。此時(shí)UR1+R2R1=UR3+RTR3,解得RT=20kΩ,由題圖乙知,當(dāng)RT=20答案355.有一種測量人體重的電子秤,其原理如圖中的虛線框內(nèi)所示。它主要由三部分構(gòu)成:踏板和壓力杠桿ABO、壓力傳感器R(一個(gè)阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(其實(shí)質(zhì)是電流表)。其中AO∶BO=5∶1。已知壓力傳感器的電阻與其所受壓力的關(guān)系如表中所示:壓力F/N050100150200250300…電阻R/Ω300270240210180150120…設(shè)踏板的杠桿組件的質(zhì)量不計(jì),接通電源后,壓力傳感器兩端的電壓恒為4.68V,則:(1)利用表中數(shù)據(jù)歸納出電阻R隨壓力F變化的函數(shù)關(guān)系式;(2)該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤多少毫安處?(3)如果某人站在踏板上,電流表刻度盤示數(shù)為20mA,這個(gè)人的體重是多少?解析(1)由表中數(shù)據(jù)可歸納得出:R=300-0.6F(R和F的單位分別為Ω和N)。(2)依題意可知,電子秤空載時(shí)壓力傳感器的電阻R1=300Ω,電路中的電流為I=UR=4.68300A=15.6mA,所以該秤零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤的(3)當(dāng)電流表刻度盤的讀數(shù)為I2=20mA時(shí),壓力傳感器的電阻R2=UI2=4.680.02Ω=234Ω,由R=300-0.6F,算得F2=110N,再由F2·答案(1)R=300-0.6F(R和F的單位分別為Ω和N)(2)15.6mA(3)550N關(guān)鍵能力提升練6.(2021四川成都期末)酒精測試儀用于對機(jī)動車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測,它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器。酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化,在如圖所示的電路中,不同的酒精氣體濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻,這樣,顯示儀表的指針就與酒精氣體濃度有了對應(yīng)關(guān)系。如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻r'的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比,那么,電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是()A.U越大,表示c越大,c與U成正比B.U越大,表示c越大,但是c與U不成正比C.U越大,表示c越小,c與U成反比D.U越大,表示c越小,但是c與U不成反比解析傳感器電阻r'的倒數(shù)與濃度c是正比關(guān)系,即1r'=kc。電路中的電流為I=Er'+R+R0+r,答案B7.(2020甘肅永昌一中期中)如圖所示為一種溫度自動報(bào)警器的原理圖,在水銀溫度計(jì)的頂端封入一段金屬絲,以下說法正確的是()A.溫度升高至74℃時(shí),L1亮燈報(bào)警B.溫度升高至74℃時(shí),L2亮燈報(bào)警C.溫度升高至78℃時(shí),L1亮燈報(bào)警D.溫度升高至78℃時(shí),L2亮燈報(bào)警解析當(dāng)溫度低于78℃時(shí),線圈中沒有電流,此時(shí)燈L1亮;當(dāng)溫度升高到78℃時(shí),線圈中有電流,磁鐵吸引銜鐵,燈L2被接通,所以燈L2亮且報(bào)警,溫度升高至74℃時(shí),線圈中沒有電流,只是燈L1亮,不會報(bào)警。故D正確。答案D8.(多選)(2021吉林洮南一中期中)傳感器是一種采集信息的重要器件,如圖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上時(shí),可使膜片產(chǎn)生形變,引起電容的變化,將電容式傳感器、靈敏電流計(jì)和電源串接成如圖所示的閉合電路。那么下列說法正確的是()A.當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí),電容將減小B.若靈敏電流計(jì)有示數(shù),則壓力F發(fā)生了變化C.若靈敏電流計(jì)有向右的電流通過,則壓力F在增大D.若靈敏電流計(jì)有向右的電流通過,則壓力F在減小解析當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí),兩電極之間的距離變小,使得電容變大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)靈敏電流計(jì)有示數(shù)時(shí),說明電容式傳感器正在進(jìn)行充放電,而電容式傳感器始終與電源相連,即電壓不變,所以說明其電容在發(fā)生變化,一定是壓力F發(fā)生了變化,選項(xiàng)B正確;由于電容式傳感器固定電極接在電源的正極,靈敏電流計(jì)有向右的電流通過,則說明電流流向電容式傳感器的固定電極,所以電容在變大,即間距在減小,力F在變大,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。答案BC9.(2020福建福州聯(lián)考)采用風(fēng)力發(fā)電給蓄電池充電,為路燈提供電能,是現(xiàn)代城市“亮化”工程的方向。用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān),實(shí)現(xiàn)自動控制。光敏電阻的阻值隨照射光的強(qiáng)弱而變化,作為簡化模型,可以近似認(rèn)為,照射光較強(qiáng)(如白天)時(shí)電阻幾乎為0,照射光較弱(如黑天)時(shí)電阻接近于無窮大。利用光敏電阻作為傳感器,借助電磁開關(guān),可以實(shí)現(xiàn)路燈自動在白天關(guān)閉、黑天打開。電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。1、2兩接線柱之間是勵(lì)磁線圈,3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點(diǎn)連接。當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流大于50mA時(shí),電磁鐵吸合鐵片,彈簧片和觸點(diǎn)分離,3、4斷開;當(dāng)勵(lì)磁線圈中電流小于50mA時(shí),3、4接通。勵(lì)磁線圈中允許通過的最大電流為100mA。電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(1)利用以下器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動控制路燈的電路,畫出電路原理圖。光敏電阻R1,符號燈泡L,額定功率40W,額定電壓36V,符號保護(hù)電阻R2,符號電磁開關(guān),符號蓄電池E,電壓36V,內(nèi)阻很小;開關(guān)S,導(dǎo)線若干。(2)回答下列問題:①如果勵(lì)磁線圈的電阻為200Ω,勵(lì)磁線圈允許加的最大電壓為V,保護(hù)電阻R2的阻值范圍為Ω。

②在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場合,為了安全,往往需要在電磁鐵吸合鐵片時(shí),接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油?。為?電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造?請結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明。③任意舉出一個(gè)其他的電磁鐵應(yīng)用的例子。解析(2)①Um=ImR=100×10-3×200V=20V,E=I(R2+R),其中50mA<I≤100mA,故R2在160~520Ω之間。答案(1)(2)①20160~520②把觸點(diǎn)從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè),保證當(dāng)電磁鐵吸合鐵片時(shí),3、4之間接通;不吸合時(shí),3、4之間斷開。③電磁起重機(jī)10.(2020河北石家莊二中檢測)電飯鍋是應(yīng)用溫度傳感器工作的,它的敏感元件是感溫鐵氧體,由氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒制而成,其特點(diǎn)是常溫下具有磁性,能夠被磁鐵吸引,溫度達(dá)到103℃,失去磁性,這個(gè)溫度叫居里溫度,又稱居里點(diǎn)。電飯鍋的自動控制結(jié)構(gòu)如圖所示,根據(jù)以上信息回答:(1)開始煮飯時(shí)為什么要壓下開關(guān)按鈕?手松開這個(gè)按鈕是否會恢復(fù)到圖示的狀態(tài)?為什么?(2)煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一定的溫度?(3)飯熟后,水分被大米吸收,鍋底的溫度會有什么變化?這時(shí)電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作?(4)如果用電飯鍋燒水,能否在水沸騰后自動斷電?解析(1)煮飯時(shí)壓下開關(guān)按鈕,感溫鐵氧體與永磁體相吸結(jié)合