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1、- 1 - 6.6.2 2 传感器的应用传感器的应用 课时作业 基础达标 1办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是() A生物传感器 B红外传感器 C温度传感器 D压力传感器 【解析】自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接 近，在夏季自动门可能误动作自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光， 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】B 2电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，如图为电熨斗 的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属
2、的膨胀系数大于下层金属，若把熨 烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮() 织物材料 尼龙 合成纤维 丝绸 羊毛 麻 低高 A.向下 B向上 C保持原状 D不能确定 【解析】由题意知，电熨斗由熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，就是要求电熨斗在低温 易断开，因双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，使双金属片向下弯曲，上下触点脱 离，电路断开，因此，应向上调节调温旋钮，双金属片受热时，易使触点分离，所以选 B. 【答案】B 3传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器(实质是自动开关)是其中的一 种某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的常温下，该温度传感器是闭合 的；当温度达到某一
3、设定值时，传感器自动断开，从而切断整个电路下列关于该消毒柜的 几种电路图中(图中 S 为电源开关)，连接正确的是() - 2 - 【解析】A 电路中，当温度升高到某一设定值时，电路会断开；B、C、D 电路中，温度 升高到某一设定值时，传感器会断开，但整个电路不会断开电源开关 S 闭合后，消毒柜开 始工作，当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，整个电路也断开，所以 A 选项正确 【答案】A 4. 如右图中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 Asin200t的振动，则有()
4、 Aa振动过程中，a、b板之间的电场强度不变 Ba振动过程中话筒会产生电磁波 C导线ac电流的频率为 1000 Hz Da向右位移最大时，a、b板形成的电容最大 【解析】由于振动膜振动，两极板间形成振动的电场而形成电磁波，导线内形成声音 振动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f/2100 Hz. 【答案】BD 5某同学设计的家庭电路保护装置如图所示铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕 成当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关 K，从而切 断家庭电路仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法错误的是() - 3 - A家庭电路
5、正常工作时，L2中的磁通量为零 B家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变 C家庭电路发生短路时，开关 K 将被电磁铁吸起 D地面上的人接触火线发生触电时，开关 K 将被电磁铁吸起 【解析】当电路正常工作时，电流经火线流入用电器，再经零线流回由于火线和零 线并行绕在铁芯左侧，火线和零线中的电流反向，合磁通量为零，故 A、B 正确用电器短路 后，火线和零线中电流仍然等大、反向，铁芯中无磁通量，开关不会被电磁铁吸起，C 错 误当地面上的人触电时，火线中的电流经人体流入大地，由于电磁感应，L2产生感应电流， 电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关 K，从而切断家庭电路，D 正确，故应选择 C
6、. 【答案】C 6请用仪器：热敏电阻，学生电源，继电器，滑动变阻器，开关，导线等设计一个由温 度控制小灯泡发亮的电路 【解析】 设计图如图，闭合 S1后，有电流通过继电器，但R1较大，继电器产生的磁场较弱，当R1 的温度升高，电阻减小，继电器产生的磁场显著增大，S2被吸下来，小灯泡发光，温度降低， 磁性减弱，S2弹开，小灯泡熄灭，从而达到由温度控制灯泡的亮和灭 【答案】见解析 7. 如图所示为一实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D为与C同轴相连的齿轮，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
7、接收并转换成电信号，由电子电 路记录和显示若实验显示单位时间的脉冲数为n，累积脉冲数为N，试完成下列问题的解答 ： - 4 - (1)要测小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是哪些？ (2)推导小车速度的表达式 (3)推导小车行程的表达式 【解析】由于车轮与齿轮同轴故角速度相等，如果测出角速度并已知车轮的半径R，则 车的速度为vR./t2n/p(式中p为齿轮的齿数)；车速为vR2Rn/p；行 程为svtvN/n2RN/p. 因此：(1)要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是车轮半径R和齿轮的齿 数p； (2)小车速度的表达式为v2Rn/p； (3)小车行程的表达式为s2RN/p.
8、 【答案】(1)车轮的半径R和齿轮的齿数p(2)v2Rn/p(3)s2RN/p 能力提升 1. 如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键 K 与一个n匝的线圈连接，线 圈置于方向竖直向上的变化磁场B中两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止 放置一个质量为m、电量为q的小球K 断开时传感器上有示数，K 闭合时传感器上恰好无 示数则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是() A正在增加， B正在增加， t mgd 2q t mgd nq C正在减弱， D正在减弱， t mgd 2q t mgd 2nq 【解析】K 闭合时传感器上恰好无示数，说明小球所受电场力和重力平衡，由
9、于小球带 正电，所以电容器上极板为负，由楞次定律，可知线圈中的磁场B正在增加根据分析列出 方程：mgqn，解得，可见 B 选项正确 qU d t 1 d t mgd nq 【答案】B 2. - 5 - 家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是 PTC 元件， PTC 元件是由酞酸钡等半导体材料制 成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、控温两重 功能，对此以下说法中正确的是() A通电后其功率先增大后减小 B通电后其功率先减小后增大 C当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2的某一值不变 D当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不
10、变 【解析】根据 PTC 元件的电阻率随温度变化的曲线，可知在常温下，它的电阻是相当 小的，通入电流以后，随着温度的升高，其电阻率先变小后增大，那么它的功率先变大，后 变小，温度保持在t1至t2的某一值不变，这时候电路处于稳定状态，如果温度再升高，电阻 率变大，导致电流变小，温度就会降下来；如果温度降低，电阻率减小，导致电流变大，温 度就会升上去，所以本题答案为 A、C. 【答案】AC 3. 有一种测量人体重的电子秤，其原理图如右图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏 板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表 G(实质是理 想电流表)设踏板的质量可忽略不计，已知
11、理想电流表的量程为 3 A，电源电动势为 12 V， 内阻为 2 ，电阻R随压力变化的函数式为R300.02F(F和R的单位分别是 N 和 )下 列说法正确是() A该秤能测量的最大体重是 1400 N B该秤能测量的最大体重是 1300 N C该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表 G 刻度盘 0.375 A 处 D该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘 0.400 A 处 【答案】AC 4温度传感器是对温度敏感的元件，它将感受到的温度信号转变成测量的量(一般是电 学量)，从而直接反映出其变化某种材料的Rt图线如下图甲所示 (1)它能否作为温度传感器的感应元件？ -
12、 6 - (2)把这种材料制成的电阻和一个电热器串联，如图乙，可达到何种自动控制效果？ 【解析】温度升高或降低导致R阻值发生变化，使电路中电流发生变化，导致电热器 上的电压发生改变，因此可以起到控制效果 【答案】(1)能(2)可达到使电热器保持一定温度的效果 5为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统光控开关可采用光敏电 阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强 照度越大，照度单位为 lx)某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如表： 照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻(k) 75 40 28 23 20 18 (
13、1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照 度变化的特点 (2)如图所示，当 1、2 两端所加电压上升至 2 V 时，控制开关自动启动照明系统请利用 下列器材设计一个简单电路，给 1、2 两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至 1.0(lx)时 启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图(不考虑控制开关对所设计电路的影响) 提供的器材如下： 光敏电阻RP(符号，阻值见上表)； 直流电源E(电动势 3 V，内阻不计)； 定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一并在图中标出)； 开关 S 及导线若干 【解析】(1)描绘图象应注意：各点均匀分布在图线两侧，且图线应用平滑曲线，而不 能成为各点的连线图线为曲线且非线性变化 (2)根据串联电阻的分压关系，E3 V，当照度降低至 1.0(lx)时，其电压升至 2 V，由图 线知，此时光敏电阻RP20 k，URP2 V，串联电阻UR1 V，由2 得：R10 URP UR RP R RP 2 k，故选定值电阻R1. 【答案】(1)光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示： - 7 - 光敏电阻的阻值随光照度变化特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小 (2)电路原理图：
