第六章 传感器.ppt

第六章传感器 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 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 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 a b分别通过导线与恒定电源两极相接 声源s做位移x Asin200 t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中电流的频率为1000HzD a向右位移最大时 a b板形成的电容最大答案 BD 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 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 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 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 A 方向向左 大小为ks mB 方向向右 大小为ks mC 方向向左 大小为2ks mD 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 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 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B D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 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 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 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 A B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 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 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 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A B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 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 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 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 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 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 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 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 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 8A 电池的电动势为3V 内阻不计 则电阻R的电功率为 半导体 3 24W 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 8A时 Z的电压为1 2V 则UR E2 Uz 3V 1 2V 1 8V PR IUR 3 24W 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 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 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 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R1 R2和自动开关 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 220V 设加热时用电器的电功率为400W 保温时用电器的电功率为40W 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 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 R1 R2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 S断开时 保温状态有Pmin 即 联立 得R1 121 R2 1089 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 1 该电熨斗温度最低时的功率为121W 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 答案 1 R0 100 R变化的范围为0 300 2 10 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 440W 由代入数值得R 10 即应将R调至10 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 0kg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A B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A B的示数均为10N 取g 10m s2 1 若传感器