[理化生]第六章 传感器.ppt

第1页 * 第六章 传感器 第2页 * 一选择题(本题有10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出 的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正 确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,选错或不答的得 0分) 第3页 * 1.下列电子元件中,由半导体材料制成的是( ) A.电容器 B.镇流器 C.光控开关 D.滑动变阻器 答案:C 第4页 * 2.如图6-1所示,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,ab分别通过导线与恒定电源两极相接.声源s 做位移x=Asin 200t的振动,则有( ) 第5页 * A.a振动过程中ab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中电流的频率为1000 Hz D.a向右位移最大时,ab板形成的电容最大 答案:BD 第6页 * 解析:由于振动膜振动,两极板间形成振荡的电场而形成电磁 波,导线内形成振荡电流.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 第7页 * 3.对常见的可燃气体浓度的检测,现在一般用催化燃烧检测器. 它的原理如下:传感器的核心为一惠斯通电桥,其中一桥臂 上有催化剂,当与可燃气体接触时,可燃气体在有催化剂的 电桥上燃烧,该桥臂的电阻发生明显变化,其余桥臂的电阻 不变化,从而引起整个电路的输出功率发生变化,而该变化 与可燃气体的浓度成比例,从而实现对可燃气体的检测.由 此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为( ) 第8页 * A.铜 B.合金 C.半导体 D.绝缘体 答案:C 解析:可燃气体燃烧后电阻能发生变化是由于温度升高造成的 ,所以此电阻应属于热敏电阻,而能够随温度变化其电阻有 明显变化的材料只可能是选项中的半导体材料.故正确答 案为C. 第9页 * 4.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中,这个系统的 重要元件之一是加速度计.加速度计的构造原理的示意图 如图6-2所示.沿导弹长度方向安装的固定光滑杆套一质量 为m的滑块,两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连;两弹簧 的另一端与固定壁相连.滑块原来静止,弹簧处于自然长度. 滑块上有指针,可通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制 系统进行制导.设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向 左偏离O点的距离为s,则这段时间内导弹的加速度( ) 第10页 * A.方向向左,大小为ks/m B.方向向右,大小为ks/m C.方向向左,大小为2ks/m D.方向向右,大小为2ks/m 答案:D 解析:当指针向左偏离O点的距离为s时,与滑块相连的左边弹 簧被压缩s,右边弹簧被拉伸s,因而弹簧对滑块的弹力的大 小均为ks,且方向均水平向右,即滑块受到的合力大小为 2ks,方向水平向右.由牛顿第二定律可知选项D正确. 第11页 * 5.关于光敏电阻和热敏电阻,下列说法中正确的是( ) A.光敏电阻是用半导体材料制成的,其阻值随光照的增强而减 小,随光照的减弱而增大 B.光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学 量的传感器 C.热敏电阻是用金属铂制成的,它对温度感知很灵敏 D.热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传 感器 答案:A 第12页 * 解析:光敏电阻是把光强转换为电阻的元件;热敏电阻是把温 度转换为电阻的元件,故BD错误;热敏电阻与热电阻是两 个不同的概念,热敏电阻和光敏电阻都是半导体材料制成 的,半导体具有光敏性和热敏性,金属铂与热敏电阻相反,温 度升高,电阻增大,故C错误. 第13页 * 6.如图6-3所示,由电源小灯泡电阻丝开关组成的电路中,当 闭合开关S后,小灯泡正常发光,若用酒精灯加热电阻丝时, 发现小灯泡亮度变化是变暗,发生这一现象的主要原因是( ) 第14页 * 7.在信息技术高速发展电子计算机广泛应用的今天,担负着 信息采集任务的传感器在自动控制信息处理技术中发挥 着越来越重要的作用,其中热电传感器的是利用热敏电阻 将热信号转换成电信号的元件.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6-4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.然后向杯内加入热水,温度计的 示数为60,发现多用电表的指针偏转角度较大,则下列说 法正确的是( ) 第15页 * A.应选用电流挡,温度升高换用大量程测量 B.应选用电流挡,温度升高换用小量程测量 C.应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率大的挡 D.应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率小的挡 答案:D 解析:多用电表与热敏电阻构成回路中未接入电源故不能用电 流表,AB均错,当温度升高时多用电表指针偏转角度较大, 说明热敏电阻的阻值变小了,应该换用倍率小的挡,C错误 ,D正确. 第16页 * 8.如图6-5所示是一个由声控开关S光敏电阻R2小灯泡L等 元件构成的自动控制电路,该电路常用于控制居民小区里 的楼道灯.白天,即使拍手发出声音,楼道灯也不会亮;到了晚 上,只要拍手发出声音,灯就会亮,并采用延时电路,使之亮一 段时间后才熄灭.对此电路下面说法正确的是( ) 第17页 * A.方框N中应是“与”门电路 B.方框N中应是“或”门电路 C.要使小灯泡L每天进入声控阶段的时间推迟一些,可以将R1 的阻值调大些 D.要使小灯泡L每天进入声控阶段的时间推迟一些,可以将R1 的阻值调小些 答案:AC 第18页 * 解析:当输出端Y电压为高电压时,小灯泡才会亮,由题意可知, 拍手发出声音后,声控开关S闭合,B端输入为高电压,晚上没 有光照时,R2的阻值会变大,A点的电压会变成高电压,说明 只有AB输入均为高电压时,输出端Y才为高电压,所以方框 N中是“与”门电路;要使小灯泡L每天进入声控阶段的时间 推迟一些,可以使A点的电压晚些达到动作的高电压,也就 是要使电阻R2的阻值更大时,A点才能达到高电压,根据串 联分压的原理,应将R1的阻值调大些,C选项正确. 第19页 * 9.将日光灯电路中使用的启动器与灯泡电源开关连在一起, 如图6-6所示,闭合开关时,灯泡将( ) 第20页 * A.不亮 B.一直亮 C.亮灭交替 D.都可能 答案:C 解析:启动器中有一个U形的双金属片,与旁边的直立金属丝构 成一对触点,常温下是分离的,闭合开关后,电源电压通过灯 泡加在启动器上,启动器发出辉光,同时加热双金属片,达到 设定温度时,双金属片膨胀而与金属丝接触,接通电路,灯泡 亮,因接通后启动器电压为零,启动器停止发光,温度降低到 一定值时,触点分开,断开电路,灯泡熄灭 第21页 * 10.电子打火机的点火原理是压电效应,压电片在受压时会在 两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比,现有一利用 压电效应制造的电梯加速度传感器,如图6-7所示.压电片安 装在电梯地板下,电压表与压电片构成闭合回路用来测量 压电片两侧形成的电压,若发现电压表示数增大,下列说法 正确的是( ) 第22页 * A.电梯一定加速上升 B.电梯一定减速下降 C.电梯加速度一定向上 D.电梯加速度一定向下 答案:C 解析:由题意知,电压表示数增大说明电梯地板对压电片压力 增大,故电梯处于超重状态,加速度一定向上,C对,D错.但电 梯可能加速上升也可能减速下降,A错B错. 第23页 * 二实验题(本题有2小题,共16分,请将答案写在题中的横线上) 11.(2009蒙城高二检测)(8分)如图6-8所示为自动水位报警器 的示意图,在水位低于B时,电磁铁所在的控制电路部分断路 ,_灯亮;当水位升高到B时,电磁铁所在的控制电路部 分接通,_灯亮. 绿 红 第24页 * 解析:控制电路断开时,继电器弹片在弹簧作用下弹起,接通绿 灯所在回路,绿灯亮;控制电路接通时,继电器弹片在通电螺 线管磁性作用下被吸下,接通红灯所在回路,红灯亮. 第25页 * 12.(8分)影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电 阻率随温度的升高而增大,而半导体材料的电阻率则与之相反 ,随温度的升高而减小.某课题研究小组在研究用某种材料制 作的用电器Z的导电规律时,利用如图6-9(a)所示的分压电路 测得其电压与电流的关系如下表所示: U/V0.400.600.801.001.201.501.60 I/A0.200.450.801.251.802.813.20 第26页 * 第27页 * (1)根据表中数据,判断用电器Z可能属于_材料. (2)把用电器Z接入如图6-9(b)所示的电路中,闭合开关电流表 的读数为1.8 A,电池的电动势为3 V,内阻不计,则电阻R的电 功率为_. 半导体 3.24 W 第28页 * 解析:(1)由表格中数据可得,电阻随电压的增大而减小,而电压 越大,用电器温度越高,所以材料为半导体. (2)查表I=1.8 A时,Z的电压为1.2 V, 则UR=E2-Uz=3 V-1.2 V=1.8 V, PR=IUR=3.24 W. 第29页 * 三计算题(本题有4小题,共44分,解答应写出必要的文字说明 方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分,有 数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 第30页 * 13.(8分)如图6-10所示为“神舟七号”飞船发射升空时火箭内 测试仪平台上放置的一个压力传感器,传感器上面压一质量为 M的物体,火箭点火后从地面向上加速升空,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. 第31页 * 解析:设此时火箭升空高度为H,此处重力加速度为g. 则有F-Mg=Ma, 由万有引力定律可得: 又因为 由得: 第32页 * 14.(10分)电热毯电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它 们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同.图6-11 所示为某种电热式电器的简化电路图,主要元件有电阻丝 R1R2和自动开关. 第33页 * (1)当自动开关S闭合和断开时,用电器分别处于什么状态? (2)用电器由照明电路供电(U=220 V),设加热时用电器的电功 率为400 W,保温时用电器的电功率为40 W,则R1和R2分别为 多大? 答案:(1)闭合,加热状态;断开,保温状态 (2)R1=121 ,R2=1089 第34页 * 解析:从电路图中看出S闭合时比断开时电阻小,功率大,判断 出此时为加热状态是解答本题的关键. (1)当S闭合时,R2短路,此时电路总电阻最小,由 知功率为加热状态;当S断开时,R1R2串联,电路总电阻最大, 功率最小,为保温状态. (2)S闭合时,加热状态有Pmax= ,即 第35页 * S断开时,保温状态有Pmin=,即 联立得R1=121 ,R2=1089 . 第36页 * 15.(12分)图6-12所示是一种家用电熨斗的电路图.R0是定值 电阻,R是可变电阻(调温开关),其电阻值均不受温度影响. 第37页 * (1)该电熨斗温度最低时的功率为121 W,温度最高时的功率为 484W,求R0的阻值及R的阻值变化范围. (2)假设电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境 温度的温差关系如图6-13所示,现在温度为20的房间使用该 熨斗来熨毛料西服,要求熨斗表面温度为220,且保持不变,问 应将R的阻值调为多大? 第38页 * 答案:(1)R0=100 R变化的范围为0300 (2)10 第39页 * 解析:(1)温度最低挡 ,温度最高挡 ,代入数值得:R0=100 ,Rmax=300.所以变阻器阻值范围是0 到300. (2)此时电熨斗表面温度与环境温度之差 t=220-20=200 由图象知电熨斗的表面温度不变,则电熨斗的电功率P=440 W,由代入数值得R=10 ,即应将R调至10. 第40页 * 16.(14分)用如图6-14所示的装置可以测量汽车在水平路面上 做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前后壁 上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轨 弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧 的另一端分别压在传感器AB上,其压力大小可直接从传感器 的液晶显示屏上读出,现将该装置沿运动方向固定在汽车上, 传感器B在前,传感器A在后.汽车静止时,传感器AB的示数均 为10 N(取g=10 m/s2). 第41页 * (1)若传感器A的