【创新设计】高中物理教科版选修3-2-对点练习-第三章-传感器3.2

温度传感器的应用图3－2－31．如图3－2－3所示为电阻R随温度t变化的图线，下列说法中正确的是()A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高答案BD解析图线1是金属热电阻的图线，灵敏度低．A、C不正确．图线2是热敏电阻的图线．图3－2－42．图3－2－4是一火警报警器的部分电路示意图．其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处消灭火情时，显示器的电流I，报警器两端的电压U的变化状况是()A．I变大，U变大B．I变大，U变小C．I变小，U变大D．I变小，U变小答案D解析R2处消灭火情，温度上升，R2减小，导致R2两端电压减小，通过R3的电流减小，路端电压U减小．光传感器的应用图3－2－53．如图3－2－5所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透亮     的挡板．平常间电三极管接收不到LED发生的光呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是()A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．发生火灾时，光电三极管温度上升，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确答案C解析由报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在三极管上使其电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，故C对．图3－2－64．如图3－2－6所示为试验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮．车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电路记录和显示．若试验显示单位时间的脉冲数n，累积脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必需测量的物理数据是________________________________________________________________________，小车速度的表达式为v＝____________；行程的表达式为s＝______________．答案车轮的半径R和齿轮的齿数P2πRn/P2πRN/P解析小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积．设车轮的半径为R，单位时间内车轮转动圈数为k，则有v＝2πRk.若齿轮的齿数为P，则齿轮转一圈，电子电路显示的脉冲数即为P，已知单位时间内的脉冲数为n，所以单位时间内齿轮转动圈数为n/P.由于齿轮与车轮同轴相连，他们在单位时间内转动圈数相等，即k＝n/P.由以上两式可得：v＝2πRn/P.同理，设车轮转动的累积圈数为k，则有s＝2πRk，且k＝N/P，所以s＝2πRN/P可见，要测小车的速度v和行程s，必需测出单位时间的脉冲数n和累积脉冲数N，车轮半径R和齿轮的齿数P.(时间：60分钟)题组一温度传感器1．下列器件不是应用温度传感器的是()A．电熨斗B．话筒C．电饭锅D．测温仪答案B解析电熨斗、电饭锅和测温仪都是把非电学量温度转换为电学量，都是使用温度传感器．话筒把非电学量声音转换为电学量，不是使用温度传感器．2．如下图所示，某半导体热敏电阻的I－U图线可能是()答案B解析半导体热敏电阻随温度上升电阻减小，依据通过电阻的电功率P＝UI，则随着U和I的增大，电阻温度上升，电阻减小，B正确．3.图3－2－7如图3－2－7是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是()．A．常温时上下触点是接触的B．双金属片温度上升时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度把握在80℃断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下调一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些答案ABD解析常温工作时，上下触点是接通的，当温度上升时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源温度要上升，则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错．4．在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效把握疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是()A．选择红外线进行检测，主要是由于红外线光子能量小，可以节省能量B．红外线热像仪通过放射红外线照射人体来检测C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用D．一切物体都能放射红外线，而且物体在不同温度下放射的红外线的频率和强度不同答案D解析红外线热像仪是依据物体放射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确．5.图3－2－8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材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图3－2－8所示，由于这种特性，使PTC元件具有发热、保温双重功能．以下推断正确的是()A．通电后，其电功领先增大，后减小B．通电后，其电功领先减小，后增大C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变．答案AD解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随温度的上升而减小，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，P＝P1达到最大．当温度由t1上升到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＝P3＝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′，使温度自动上升到t3；当t>t3，P<P′，使温度自动降为t3，实现自动保温．故选AD.6．如图3－2－9甲所示，为在温度为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，使箱内温度上升；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________℃.图3－2－9答案32℃解析本题考查了自动恒温箱的原理，抓住Uab＝0的临界状态进行争辩．设电路路端电压为U，当Uab＝0时，有eq\f(U,R1＋R2)R1＝eq\f(U,R3＋Rt)·R3，解得Rt＝20kΩ.由题图可知，当Rt＝20kΩ时，t＝32℃.题组二光传感器的应用7．如图3－2－10所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将图3－2－10多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针的偏角为θ；现用手掌拦住部分光线，表针的偏角为θ′，则可推断()A．θ′＝θB．θ′＜θC．θ′＞θD．不能确定答案B解析光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，用手掌拦住部分光线，阻值变大，指针自左向右偏转角度变小．8.图3－2－11如图3－2－11所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时()A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大答案ABC解析当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项正确．9.图3－2－12如图3－2－12所示，为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是()A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次答案AC解析光电计数器工作原理：当有物体拦住射到光敏电阻R1的光照时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压降低，信号处理系统得到低电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数的目的．题组三光敏电阻在把握电路中的应用10．如图3－2－13所示，是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭会遮挡   红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，灯的亮灭能反映门的开、关状态．门打开时两灯的发光状况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比()图3－2－13A．红灯亮，UR2变大B．绿灯亮，UR2变大C．绿灯亮，UR2变小D．红灯亮，UR2变小答案D解析门打开R3减小，导致R总减小和I总增加，Ur和UR1变大，UR2＝E－(UR1＋Ur)减小，IR3＝I总－eq\f(UR2,R2)增加，电磁继电器磁性增加把衔铁拉下，红灯亮，绿灯灭，A、B、C均错误，D正确．11.图3－2－14规律电路在电子线路中有着重要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动把握门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．图3－2－14中RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小．R是可调电阻，起分压作用．“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号．J为路灯总开关把握继电器，它在获得高压时才启动(图中未画路灯电路)．(1)当天黑时，RG变__________，“非”门电路获得________电压，J得到__________电压．(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)假如路