20192020学年高中物理第六章传感器2传感器应用练习(含解析)新人教选修32

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传感器的应用

课后篇牢固提升

基础牢固

1.办公大楼的大门能“看到”人的到来或走开而自动开或关,利用的传感器是()

剖析自动门的自动控制要求矫捷、可靠,若用温度传感器控制,人的体温与夏季气温凑近,在夏季自动门可能做出错误的动作。自动门实质使用的是红外传感器,红外线属于不能见光,人在白天或黑夜均发出红外线,传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机,实现自动开门。答案B2.以下装置中利用了光电传感器的是()剖析电熨斗、电饭锅都是经过温度传感器来控制温度,A、B错;电子秤是利用力传感器来测力的,C

错误;火灾报警器是利用烟雾对光的散射,使光照射到光电三极管上,光电三极管的电阻减小引起电

流变化而发生警报,因此火灾报警器是光电传感器,故D正确。

答案D

3.基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真切应用。以下

有关其他电阻应用的说法中,错误的选项是()

热敏电阻可应用于温度测控装置中

光敏电阻是一种光电传感器

C.电阻丝可应用于电热设备中

D.电阻在电路中主要起到经过直流、阻拦交流的作用

剖析热敏电阻的原理是经过已知某电阻的电阻值与温度值的函数关系,测得该热敏电阻的值即可获

取温度值,从而应用于温度测控装置中,A说法正确;光敏电阻是将光信号与电信号进行变换的传感

器,B说法正确;电阻丝经过电流会产生热效应,可应用于电热设备中,C说法正确;电阻对直流和交流均起到阻拦的作用,D说法错误,故正确答案为D。

答案D

4.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的电学特点制成了自动点亮、

熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的()

A.压敏性B.光敏性

1

C.热敏性D.三特点都利用了

剖析由于此自动控制利用的是光辉强弱的变化,利用半导体的光敏性,应选B。

答案B

.

(多项选择)以下列图,家用电冰箱的压缩启动装置的电路。其中的运行绕组是电冰箱在工作时的电动机

定子,由于家用交流电是单相的,启动时必定依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场。在启动绕组

的支路中串通有一个PTC元件,这是一种以钛酸钡为主要资料的热敏电阻器。电流流过PTC元件,

元件发热,它的电阻率随温度高升而发生显然变化,当电动机转动起来正常今后,PTC元件温度较高,

电阻很大,启动绕组电流很小。则以下判断正确的选项是()

A.电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少

B.电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少

C.电冰箱启动后,启动绕组功率不变,运行绕组功率是变化的

D.电冰箱启动后,启动绕组功率是变化的,运行绕组功率不变

剖析启动时,由于PTC元件温度低电阻小,故耗电多,B正确;启动后,随PTC元件温度高升,PTC元件

电阻增大,经过启动绕组的电流减小,故启动绕组功率是变化的,而运行绕组电压不变,故功率不变,

则D正确。答案BD

6.如图甲所示,一测量硫化镉光敏电阻特点的实验电路,电源电压恒定。电流表内阻不计,开关闭合

后,调治滑动变阻器滑片,使小灯泡发光明度逐渐增强,测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示,试依照这一特点用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路。

剖析由光敏电阻的特点曲线能够看出,当入射光增强时,光敏电阻的阻值减小,经过光敏电阻的电流增大。

2

依照题意设计的自动光控电路以下列图。控制过程是:当有光照射时,光电流经过放大器输出

一个较大的电流,驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开,当无光照射时,光电流减小,放大器输出电流减小,电磁继电器释放衔铁,使两个触点闭合,控制电路接通,灯开始工作。

答案见分析图

能力提升

1.小强用恒温箱(以下列图)进行实验时,发现恒温箱的温度连续高升,无法自动控制。经检查,恒温

箱的控制器没有故障。以下对故障判断正确的选项是()

只可能是热敏电阻出现故障

只可能是温度设定装置出现故障

C.热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障

D.可能是加热器出现故障

剖析由恒温箱原理图可知,若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传达错误信

息,以致控制器发出错误指令,故C正确,A、B错误。若加热器出现故障,只有一种可能,即不能够加热,

而题中加热器素来加热才会使温度连续高升,故D错误。

答案C

2.

(多项选择)在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC元件,PTC元件是由钛酸钡等半导体资料制成的电阻器,其电阻率ρ随温度t的变化关系以下列图,由于这种特点,使PTC元件拥有发热、保温

双重功能。以下判断正确的选项是()

A.通电后,其电功率先增大后减小

B.通电后,其电功率先减小后增大

C.当其产生的热量与发散的热量相等时,温度保持在t1不变

D.当其产生的热量与发散的热量相等时,温度保持在t1和t2之间的某一值不变

3

剖析当电热灭蚊器温度由0升到t1的过程中,电阻器的电阻率ρ随温度的高升而减小,其电阻R随之减小,由于加在电热灭蚊器上的电压U保持不变,电热灭蚊器的电功率P随之增大,当t=t1时,电功率P达到最大。当温度由t1高升到t2的过程中,ρ增大,R增大,P减小。而温度越高,其与外界环境温度的差别也就越大,高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P'也就越大。因此在这之间的某一温度t3会有P=P=P',即电功率P减小到等于散热功率时,即达到保温;当t<t3,P>P',使温度自动3高升到t3;当t>t3,P<P',使温度自动降为t3,实现自动保温。答案AD3.如图甲所示为温度在10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图,箱内的电阻R1=20kΩ,R2=10kΩ,R3=40kΩ,RT为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当a、b两端电压Uab<0时,电压鉴别器会令开关S接通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度高升;当Uab>0时,电压鉴别器会令开关S断开,停止加热,恒温箱内的温度恒定在℃。

剖析设电路路端电压为U,当U=0时,有????R,解得R=20kΩ。R=ab??1+??213T??3+??T由题图乙可知,当T20kΩ时,t=32℃。R=答案32(3133均可)~4.电饭煲的工作原理图以下列图,可分为两部分,即控制部分:由S、R和黄灯组成。工作(加热)部21分:由发热电阻R3、R2和红灯组成,S1是一个磁铁限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103℃)时,自动断开,且不能够自动复位(闭合),S是一个双金属片自动开关,当温度达到7080℃2时,自动断开,低于70℃时,自动闭合,红灯、黄灯是指示灯,经过的电流必定较小,因此R1、R2起作用,R是发热电阻,由于煮饭前温度低于70℃,因此S是(选填“断开的”或“闭合32的”)。接通电源并按下S后,黄灯灭而红灯亮,R发热,当温度达到7080℃时,S断开,当温度达132到103℃时饭熟,S1断开,当温度降到70℃以下时,S2闭合,电饭煲处于保温状态,由以上描述可知2(选填“”“”或“”)3,若用电饭煲烧水时,直到水被烧干S1才会断开,试讲解此现R><=R象。

剖析R1、R2起的作用是限流,防范指示灯因电流过大而烧毁,S2是自动控制温度开关,当温度低于

70℃时自动闭合,当温度达到70~80℃时又自动断开,使电饭煲处于保温状态,由于R3的功率较大,

4

因此R2>R3。由于开关S1必定当温度达到103℃时才自动断开,而水的沸点只有100℃,因此用电饭

煲烧水时,直到水被烧干后S1才会断开。

答案限流闭合的>见分析

5.自己设计一个以热敏电阻为传感器的简单自动报警器,当温度过高时,小灯泡亮或响铃报警,所用

的实验器材可能有电磁继电器、电铃、小灯泡、热敏电阻、干电池、滑动变阻器、开关。

剖析实验电路图以下列图

当温度高升时,热敏电阻的阻值减小,经过电磁继电器螺线管的电流增大,磁性增强,吸下金属

片,触点接通,灯泡亮或电铃响,起到报警作用。经过调治滑动变阻器的阻值,能够达到调治报警温度的目的。

答案见分析

6.以下列图,用图甲的热敏电阻R与继电器组成图乙所示的一个简单恒温箱温控电路,继电器线圈

电阻为150Ω,当线圈中的电流大于或等于20mA时,继电器的衔铁被吸合。继电器供电的电池

E=6V,内阻可不计。图中的电源为恒温箱加热器的电源。则:

应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端?

(2)要使箱内温度保持100℃,可变电阻R'的值应调治为多少?剖析(1)温度高升后,R电阻减小,线圈电流增大,当电流达到设定值时衔铁被吸合,与、D接通,、CAB断开,加热器停止加热。??(2)由图甲知100℃时,50Ω,则继电器电路中电流在100℃时,,其中为继t=I=??+??'+??R??J电器的电阻。代入数据解得,R'=100Ω。答案(1)加热器应接在、端(2)可变电阻为100ΩAB7.当前大量使用的磁敏器件是霍尔元件与集成电路组成的磁传感器,它有以下两种。(1)一种是“线性”的。它将霍尔元件和放大器集成在一个芯片内,其输出的电压与感觉到的磁感应强度成正比地连续变化。请你提出一种方案,利用它来测量电流的大小。另一种是“开关型”的,当磁场强到必然程度时它才会输出高电平,而在磁场弱到必然程度时输

出低电平(也许相反),也就是说,它只幸亏高、低电平之间跃变。请你提出一种方案,利用它来测量物体的转速。

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剖析(1)设计方案如图甲所示。在C形软铁芯1上绕制线圈