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1、第3讲传感器及其应用一、 单项选择题1. 遥控器能调换电视机频道,利用的是光传感器.下列属于应用这类传感器的是()A. 红外报警装置B. 金属电阻温度计C. 电子电路中使用的“干簧管”D. 霍尔元件2. 关于传感器,下列说法中正确的是()A. 半导体热敏电阻常被用做温度传感器,其温度越高,阻值越大B. 电饭锅应用了温度传感器,它的主要元件是感温铁氧体C. 电熨斗装有双金属片,应用了力传感器D. 计算机的光电鼠标主要应用了力传感器3. (2016南京三模)在如图所示电路中,R2为光敏电阻.合上开关S,用较弱光照射R2,电压表读数为U0,电流表读数为I0;用较强光照射R2,电压表读数为U1,电流表
2、读数为I1;用更强光照射R2,电压表读数为U2,电流表读数为I2.令k1=|,k2=|,则k1、k2的关系为()A. k1k2B. k1=k2C. k1k2D. 无法确定4. 有一种测量物体重力的电子秤,其电路原理图如图中的虚线所示,主要由三部分构成:踏板、压力传感器R(实际上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(实质上是电流表).不计踏板的质量,已知电流表的量程为2A,内阻为 1 ,电源电动势为12V,内阻为 1 ,电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F(F和R的单位分别是N和).下列说法中正确的是()A. 该秤能测量的最大体重是2 500 NB. 该秤零刻度线
3、(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375A处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0.400A处D. 该秤可以通过电路规律转换成F=3 200+关系进行刻度转换二、 多项选择题5. 如图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. 信息处理系统每获得一次高电压就计数一次6. 下列关于电熨斗的说法中,正确的是()A. 电熨斗中的双金属片是一种半导体材料B. 电熨斗
4、能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数相同C. 常温下,双金属片上下触点是接触的;温度过高时,双金属片发生弯曲使上下触点分离D. 需要较高温度熨烫时,要调节温度旋钮,使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移7. 燃气灶的点火开关有两种:一种是电脉冲点火开关,它是依靠干电池产生的电流脉冲经变压器输出非常高的电压,击穿空气后点火;另一种是电子压电点火开关,它的工作原理是压电陶瓷片受一定方向的外力作用而发生机械形变,相应地输出很高的电压,击穿空气后点火.下列关于这两种点火开关的说法中,正确的是()A. 电脉冲点火开关是一种传感器B. 电子压电点火开关是一种传感器C. 压电陶瓷片完成的能量转化是
5、电能转化为光能D. 压电陶瓷片完成的能量转化是机械能转化为电能三、 非选择题8. 图甲为在温度为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=20k,R2=10k,R3=40k,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Uab0时,电压鉴别器会使S断开,停止加热.则恒温箱内的温度恒定在.9. 如图所示,厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体时,在导体板的上侧面A和下侧面A之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和磁感应强度B的关系为U=k,式中的比例系数称为霍尔系数.霍尔
6、效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I是由电子的定向移动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e.(1) 达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势与下侧面A的电势的高低情况如何?(2) 求电子所受的洛伦兹力的大小.(3) 当导体板上下侧面之间的电势差为U时,求电子所受静电力的大小.(4) 由静电力和洛伦兹力平衡的条件证明霍尔系数为k=,其中n代表导体板单位体积中电子的个数.10. 某同学为了测
7、量一物体的质量,找到了一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k),如图所示.测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电压为零;然后在其受压面上放物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.现有下列器材:力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上).请完成对该物体的测量.(1) 设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能的大,在方框中画出完整的测量电路图.(2) 简要说明测量步骤,求出比例系数k,并测出待测物体的质量m.(3) 写出在设计实验中可能出现的一个问题
8、.第3讲传感器及其应用1. A【解析】 红外报警装置利用的是光传感器,其他三个都不属于光传感器.2. B【解析】 半导体热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小,A错误;电饭锅应用的主要元件是感温铁氧体温度传感器,B正确;电熨斗应用的是温度传感器,C错误;鼠标应用的是光电传感器,D错误.3. B【解析】 由闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知=r即电源内阻,为定值.B项正确.4. B【解析】 由欧姆定律E=I(r+rg+R),最大电流 2A,最小电阻为4 ,R4 ,F2 600 N,故A错误;F=0时,电路总电阻为32 ,则此时I=0.375 A,B正确,C错误;将R=30-0.01F代入E=I(r+r
9、g+R),整理得F=3 200-,D错误.5. AC6. CD7. BD【解析】 传感器是把非电学量转化为电学量的装置,电脉冲点火开关实际上是自感现象的应用,电子压电点火开关是力传感器,把机械形变转化为电压,A错误,B正确;从能量转化角度分析压电陶瓷片是把机械能转化为电能,C错误,D正确.8. 359. (1) 由左手定则判断出A的电势比A低.(2) 电子所受的洛伦兹力为evB.(3) F静电力=e.(4) 由平衡条件知 F静电力=e=evB,又因为I=neSv=nehdv,U=k,代入原式可得k=,得证.10. (1) 设计的电路图如图所示.(2) 测量的步骤与结果: 调节滑动变阻器,使转换器空载时的输出电压为0. 将砝码m0放在转换器上,记下输出电压U0,则U0=km0g,则k=. 将待测物体放在转换器上,记下输出电压U,得U=kmg,所以 m=.(3) 因电源的电压不够而输出的电压调不到0.待测物体的质量超出转换器的测量范围.
