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1、1第第 4 4 讲讲 实验：传感器的简单应用实验：传感器的简单应用基础巩固基础巩固1.唱卡拉 OK 用的话筒内有传感器,其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转换为电信号。下列说法正确的是( )A.该传感器是根据电流的磁效应工作的B.该传感器是根据电磁感应原理工作的C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势2.传感器是一种采集信息的重要器件,如图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路,当待测压力作用于膜片电极上时,下列说法中正确的是( )若 F 向下压膜片电极,
2、电路中有从 a 到 b 的电流;若 F 向下压膜片电极,电路中有从 b 到 a 的电流;若 F 向下压膜片电极,电路中不会有电流产生;若电流表有示数,说明压力 F 发生变化;若电流表有示数,说明压力 F 不会发生变化。A.B.C.D.3.关于传感器工作的一般流程,下列说法中正确的是( )2A.非电学量敏感元件转换电路电学量转换元件B.电学量敏感元件转换电路转换元件非电学量C.非电学量敏感元件转换元件转换电路电学量D.非电学量转换电路转换元件敏感元件电学量4.如图所示为电容式传感器部分构件的示意图。当动片(实线图)和定片(虚线图)之间正对扇形区的圆心角的角度 发生变化时,电容 C 便发生变化,图
3、中能正确反映 C 和 间函数关系的是( )5.电流传感器可以像电流表一样测量电流,它的优点是反应非常快,可以捕捉到瞬间的电流变化,还可以与计算机相连,能在很短的时间内画出电流随时间的变化图像。按图甲连接电路,提供 8 V 直流电源,先使开关 S 与 1 相连,电源向电容器充电,这个过程可在瞬间完成,然后把开关 S 掷向 2,电容器放电,传感器将电流信息传入计算机,屏上显示出电流随时间变化的 I-t 曲线,如图乙所示。(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端),它的面积表示的物理意义是 ; (2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是 C; (3)根据以上数据估算,电容器的电容是 F。 综合
4、提能综合提能1.如图甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图,其中上板为固定极板,下板为待测物体,在两极板间电压恒定的条件下,极板上所带电荷量 Q 将随待测物体的上下运动而变化。若 Q 随时间 t 的变化关系为Q=(a、b 为大于零的常数),其图像如图乙所示,那么图丙、图丁中反映极板间场强大小 E 和物体速 + 率 v 随 t 变化的图线可能是( )3A.和B.和C.和D.和2.现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过 60 时,系统报警。提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过 Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为 999.9 ),直流电源(输出电压
5、为 U,内阻不计),滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 ),滑动变阻器 R2(最大阻值为 2 000 ),单刀双掷开关一个,导线若干。在室温下对系统进行调节。已知 U 约为 18 V,Ic约为 10 mA;流过报警器的电流超过 20 mA 时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在 60 时阻值为 650.0 。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器 (填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步骤调节此报警系统:电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为 ;滑动变阻器的滑片应置于 (填“a”或“b”)端附近,不能置于另
6、一端的原因是 。 将开关向 (填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至 。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用。4答案精解精析答案精解精析基础巩固基础巩固1.B 当声波使膜片前后振动时,带动处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线,穿过线圈的磁通量发生改变,产生感应电流,从而将声音信号转变为电信号。可见利用的是电磁感应原理。2.A 当向下压时,因为 C=,d 减小,C 增大,在 U 不变时,由 C= 知,Q 增大,电路中有从 b 向 a 的电流,4 正确;当 F 变化时,电容器两极板的间距变化,电容变化,电容器所带电荷量发生变化,电路中有电流
7、,正确,故选 A。3.C 传感器工作的一般流程为:非电学量被敏感元件感知,然后通过转换元件转换成电信号,再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量,因此 A、B、D 错,C 对。4.D 当角度 发生变化时,极板正对面积发生变化,S=r2=,又 C=,所以 C=,= 22 2428,故 D 正确。825.答案 (1)电容器 0.1 s 内放电的电荷量 (2)6.0810-3(6.0010-3、6.1610-3) (3)7.610-4(7.510-4、7.710-4)解析 (1)因为 q=It,所以 I-t 图线与 t 轴所围“面积”表示电荷量 q。(2)图线与 t 轴所围的“面积”有 7
8、6 个格(或 75、77 个格),所以电荷量为 760.20.410-3 C=6.0810-3 C(6.0010-3、6.1610-3 C 都算正确)。(3)电容器充电的电压 U 等于电源电动势 E=8 V,由 C= 得 C=7.610-4 F(7.510-4、7.710-4 F 都算正确)。综合提能综合提能1.C 平行板电容器间电压恒定,板间场强 E= =,故 EQ,即 E,故可能正确。 44 + 极板所带电荷量 Q=UC=U=,与已知 Q 随时间的变化关系对比可知 dt+a,即待测物体的运动为44匀速运动,故可能正确。2. 答案 (1)连线如图所示5(2)R2(3)650.0 b 接通电源后,流过报警器的电流会超过 20 mA,报警器可能损坏 c 报警器开始报警解析 (1)见答案。(2)由 R= = =1 800 可知,滑动变阻器应选 R2。 1810 10- 3(3)电阻箱的电阻值应调为热敏电阻在 60 时的阻值,即 650.0 。滑动变阻器的滑片应置于b 端,使开关接通后回路中电流最小,以保护报警器,即防止因过载而损坏报警器。应将开关向 c 端闭合,然后对系统进行调节。
