2021年高中物理第六章傳感器3實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用課后作業(yè)含解析人教版選修3-2

實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用

時(shí)間：45分鐘

一、單項(xiàng)選擇題

1.關(guān)于斯密特觸發(fā)器的電路工作原理是（C）

A.與門電路B.或門電路

C.非門電路D.與或門電路

解析：因?yàn)檩斎攵藶楦唠娖綍r(shí)，輸出端為低電平；當(dāng)輸入端為低電平時(shí)，輸出端為高電

平，所以斯密特觸發(fā)器是一個(gè)非門電路.

二、多項(xiàng)選擇題

2.如圖是溫度報(bào)警器電路示意圖，下列關(guān)于此電路的分析正確的是（BC）

A.當(dāng)屬的溫度升高時(shí)，冬減小，A端電勢(shì)降低，Y端電勢(shì)升高，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲

B.當(dāng)臍的溫度升高時(shí)，臍減小，A端電勢(shì)升高，Y端電勢(shì)降低，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲

C.當(dāng)增大用時(shí)，A端電勢(shì)升高，Y端電勢(shì)降低，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲

D.當(dāng)增大“時(shí)，A端電勢(shì)降長，Y端電勢(shì)升高，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲

解析：當(dāng)尼溫度升高時(shí)，電阻減小，A點(diǎn)電勢(shì)升高到某一數(shù)值，丫端電勢(shì)突然降低，峰

鳴器導(dǎo)通發(fā)出警報(bào)，A錯(cuò)，B對(duì).當(dāng)增大此時(shí)，A端電勢(shì)升高到某一數(shù)值，Y端電勢(shì)突然降

低，電流通過蜂鳴器，發(fā)出報(bào)警聲，C對(duì)，D錯(cuò).

3.如圖所示是一種延時(shí)開關(guān)，當(dāng)S1閉合時(shí)，電磁鐵廠將銜鐵〃吸下，。線路接觸，當(dāng)

Si斷開時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，〃將延遲一段時(shí)間才被釋放，則（BC）

A.由于力線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放〃的作用

B.由于4線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放〃的作用

C.如果斷開8線圈的電鍵S2,無延時(shí)作用

D.如果斷開8線圈的電鍵S"延時(shí)將變長

解析：本題以延時(shí)開關(guān)作為密切聯(lián)系實(shí)際的新情境，考查學(xué)生對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解程

度和推理能力.根據(jù)題中所提示的信息，不難發(fā)現(xiàn)延時(shí)開關(guān)的基本工作原理：當(dāng)S閉合時(shí),

電磁鐵尸將銜鐵〃吸下，C線路接通，這時(shí)雖然8線圈的電鍵呈閉合，但通過它的磁通量不

變，所以沒有電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生.當(dāng)與斷開時(shí)，4線圈立即斷路，不會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)，但通

過8線圈的磁通量減少，由于8線圈的電磁感應(yīng)作用，才產(chǎn)生延時(shí)釋放〃的作用，選項(xiàng)B

正確.如果此時(shí)斷開8線圈的電鍵電,則8線圈雖然產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但不產(chǎn)生感應(yīng)電流,

不能吸引銜鐵。，無延時(shí)作用，選項(xiàng)C正確.

4.高溫超導(dǎo)限流器被公認(rèn)為目前最好的、且唯一行之有效的短路故障電流限制裝置.中

國科學(xué)院電工研究所完成了一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高溫超導(dǎo)限流器樣機(jī)的研制工作，并于

2005年年初在湖南進(jìn)行并網(wǎng)掛機(jī)實(shí)驗(yàn).超導(dǎo)限流器由超導(dǎo)部件和限流電阻并聯(lián)組成，如圖

所示.超導(dǎo)部件有一個(gè)超導(dǎo)臨界電流幾當(dāng)通過限流器的電流時(shí)，將造成超導(dǎo)體失超,

從超導(dǎo)態(tài)（本題認(rèn)為電阻為零）轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)（本題認(rèn)為是一個(gè)純電阻），以此來限制電力系統(tǒng)

故障電流.已知超導(dǎo)部件的正常態(tài)電阻為七=3Q,超導(dǎo)臨界電流￡=1.2A,限流電阻尼

=6Q,小燈泡L上標(biāo)有“6V6W”字樣，電源電動(dòng)勢(shì)￡=8V,內(nèi)阻r=2Q,原來電路

正常工作，現(xiàn)L突然發(fā)生短路，則（BC）

超導(dǎo)部件與

2

A.短路前通過用的電流為鼻A

B.超導(dǎo)部件將由超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)

4

C.短路后通過用的電流為鼻A

D.短路后通過發(fā)的電流為2A

解析：小燈泡電阻吊=6Q,L短路前，超導(dǎo)部件處于超導(dǎo)態(tài)，電路總電阻杉8Q,

R)

總電流/=1A,即通過“的電流為1A；當(dāng)L短路后，總電阻〃'=￡:+r=4Q,總電

十尼

■4

流/'=2A,用兩端電壓為4V,則/I=TA.

?5

三、非選擇題

5.一熱敏電阻在溫度為80°C時(shí)阻值很大，當(dāng)溫度達(dá)到100℃時(shí)阻值就很小，今用一電

阻絲給水加熱，并配以熱敏電阻以保持水溫在80℃到100℃之間，可將電阻絲與熱敏電阻

并聯(lián)，一并放入水中，如圖所示，圖中石為熱敏電阻，是為電阻絲，請(qǐng)簡(jiǎn)述其工作原理.

。［/o

心

二:二:，

E三三

答案：開始水溫較低時(shí)，泥阻值較大，電阻絲分對(duì)水進(jìn)行加熱；當(dāng)水溫達(dá)到100℃左

右時(shí)，用阻值變得很小，是被短路，將停止加熱；當(dāng)溫度降低到80℃時(shí)，用阻值又變得很

大，是又開始加熱，這樣就可達(dá)到保溫的效果.

6.如圖是一種防汛報(bào)警器的原理圖，S是觸點(diǎn)開關(guān)，3是一個(gè)漏斗形的竹片圓筒，里面

有浮子力，請(qǐng)你說明這種報(bào)警器的工作原理.

答案：見解析

解析：由圖可以看出，水面上升時(shí)，浮子力在漏斗形的竹片圓筒內(nèi)上浮，頂起金屬板.當(dāng)

水面上升達(dá)到警戒水位時(shí)，使觸點(diǎn)開關(guān)S閉合，電磁鐵電路連通，電磁鐵通電有磁性，吸下

銜鐵使報(bào)警電路的觸點(diǎn)開關(guān)閉合，燈亮發(fā)出防汛警報(bào).

7.光敏電阻在各種自動(dòng)化裝置中有很多應(yīng)用.街道路燈自動(dòng)控制就是應(yīng)用之一，如圖

所示電路為模擬電路，其中A為一光敏電阻，8為電磁繼電器，。為電流放大器，〃為路燈.請(qǐng)

連成正確的電路，達(dá)到日出路燈熄、日落路燈亮的效果.

光

答案：控制過程是當(dāng)光照射到光敏電阻時(shí)，產(chǎn)生較大的電流，經(jīng)過放大器放大后形成更

大的電流.它驅(qū)動(dòng)電磁繼電器吸下銜鐵，此時(shí)觸點(diǎn)斷開.當(dāng)無光照射時(shí)，電流很小.電磁繼

電器釋放銜鐵，使兩個(gè)觸點(diǎn)閉合，路燈接通，開始工作.如圖所示.

光

8.車床在工作時(shí)是不允許將手隨便接近飛轉(zhuǎn)的工件的，為了防1Z萬一，設(shè)計(jì)了下面的

光電自動(dòng)控制安全電路，只要人手不小心靠近了工件，機(jī)器就自動(dòng)停轉(zhuǎn)，請(qǐng)簡(jiǎn)述其工作原

理.圖中的/為車床上的電動(dòng)機(jī)；6為隨電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的工件；。為光源，它發(fā)出的光照

在光敏電阻〃上；E為電磁鐵；尸為銜鐵；6為電源；〃為彈簧.

答案：當(dāng)手在。、〃間靠近工件時(shí)，遮擋住射向光敏電阻的光，光敏電阻的阻值迅速變

大，電路中的電流減小，使電磁鐵磁性減弱從而放開銜鐵，造成電動(dòng)機(jī)斷路，使工件停轉(zhuǎn)以

保證安全.

9.當(dāng)前大量使用的磁敏器件是霍爾元件與集成電路制成的磁傳感器，它有以下兩種：

(1)一種是“線性”的，它是將霍爾元件和放大器集成在一個(gè)芯片內(nèi)，其輸出的電壓與

感受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比地連續(xù)變化.請(qǐng)你提出一種方案，利用它來測(cè)量電流的大小.

(2)另一種是“開關(guān)”型的，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)到一定程度時(shí)它才會(huì)輸出高電平，而在磁場(chǎng)弱到

一定程度時(shí)輸出低電平(或者相反).也就是說，它只能在高、低電平之間躍變.請(qǐng)你提出一

種方案，利用它來測(cè)量有齒車輪的轉(zhuǎn)速.

答案：(1)如圖甲所示，1為鐵芯，2為霍爾元件，3為電壓表.輸入待測(cè)電流，形成磁

場(chǎng)，電流變化引起磁場(chǎng)變化，從電壓表可以測(cè)出電壓有效值，4不同，則“不同，找出待測(cè)

電流不同時(shí)，所對(duì)應(yīng)的以“之間的關(guān)系，即可用〃測(cè)出待測(cè)電流.

待測(cè)電流

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(2)如圖乙所示，1為永磁體，2為霍爾元件，3為電壓表，4為車輪，5為車輪上的齒，

永磁體在霍爾元件附近，電壓表有示數(shù)，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)到有齒的位置時(shí)，因?yàn)辇X由金屬制成，為

導(dǎo)磁性材料，故可以改變霍爾元件周圍的磁場(chǎng)，