現(xiàn)代文閱讀Ⅰ把握共性之“新”打通應(yīng)考之“脈”第五章傳感器章末綜合提升鞏固層·知識整合提升層·主題探究

2．光敏電阻光敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的，其特點是在被光照射時電阻會發(fā)生變化，光照增強電阻減小，光照減弱電阻增大，其作用是把光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量．3．熱敏電阻和金屬熱電阻金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大．其特點是化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差．熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，其電阻率對溫度非常敏感．熱敏電阻有正溫度系數(shù)(PTC熱敏電阻)、負溫度系數(shù)(NTC熱敏電阻)兩種．正溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，負溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小．金屬熱電阻和熱敏電阻都能把熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量．

【典例1】如圖所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線圖．(1)為了通過測量得到圖甲所示I-U關(guān)系的完整曲線，在圖乙和丙兩個電路中應(yīng)選擇的是圖________________；簡要說明理由：_________________________________________________________．(電源電動勢為9V，內(nèi)阻不計，滑動變阻器的阻值為0～100Ω)乙因為乙電路電壓可從0調(diào)到所需電壓，電壓調(diào)節(jié)范圍大(2)在如圖丁所示電路中，電源電壓恒為9V，內(nèi)阻不計，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1＝250Ω．由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為______V；電阻R2的阻值為__________Ω．(結(jié)果保留整數(shù))5

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一語通關(guān)

對傳感器的進一步理解(1)不同的傳感器的原理不同，但都是通過敏感元件把非電學(xué)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妼W(xué)量的變化．(2)傳感器輸出的電學(xué)量可能為電流、電壓、電路通斷等，不一定是電壓．(3)敏感元件只是傳感器的一個關(guān)鍵部分，并不一定就是一個完整的傳感器．主題2傳感器在實際問題中的應(yīng)用以傳感器為橋梁可以將多方面的物理知識整合在一起，在實際問題中既可以直接考查傳感器知識，也可以考查敏感元件的敏感特性，幾種傳感器及與其相聯(lián)系的物理知識，如表所示：傳感器種類敏感元件與之相聯(lián)系的物理知識光電傳感器光敏電阻直流電路動態(tài)分析溫度傳感器熱敏電阻直流電路問題力傳感器壓敏電阻力學(xué)、運動學(xué)與直流電路電容傳感器電容器力、運動與含電容電路【典例2】青島奧運會帆船賽場采用風力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能．用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，實現(xiàn)自動控制．光敏電阻的阻值隨照射光照強度的變化而變化，作為簡化模型，可以近似認為，照射光較強(如白天)時電阻幾乎為0；照射光較弱(如夜晚)時電阻接近于無窮大．利用光敏電阻作為傳感器，借助電磁開關(guān)，可以實現(xiàn)路燈自動在白天關(guān)閉，夜晚打開．電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示．1、2兩接線柱之間是勵磁線圈，3、4兩接線柱分別與彈簧片和觸點連接．當勵磁線圈中電流大于或等于50mA時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離，3、4斷開；電流小于50mA時，3、4接通．勵磁線圈中允許通過的最大電流為100mA．

保護電阻R2，符號電磁開關(guān)，符號蓄電池E，電壓36V，內(nèi)阻不計開關(guān)S，導(dǎo)線若干

見解析圖(2)回答下列問題：①如果勵磁線圈的電阻為200Ω，勵磁線圈允許加的最大電壓為________V，保護電阻R2的阻值范圍為___________Ω．②在有些應(yīng)用電磁開關(guān)的場合，為了安全，往往需要在電磁鐵吸合鐵片時，接線柱3、4之間從斷開變?yōu)榻油ǎ疄榇?，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明．答：_____________________________________________________________________________________________．20

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把觸點從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè)，保證當磁鐵吸合鐵片時，3、4之間接通；不吸合時，3、4之間斷開③任意舉出一個其他的電磁鐵應(yīng)用的例子．答：____________________________________________________．見解析[解析]

(1)電路原理如圖所示．

一語通關(guān)

(1)傳感器中的敏感元件用于接收非電學(xué)量，并將其轉(zhuǎn)化為電學(xué)量．(2)傳感器一般用于有害于人體或人不能輕易到達的環(huán)境．(3)在不同的儀器中所使用的傳感器一般不同，其原理也不盡相同，但都是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量．題號135246879101112131415章末綜合測評(五)傳感器一、單項選擇題(本題共7小題，每小題4分，共28分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)1．傳感器的功能與人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等功能相似．不只在科研領(lǐng)域，在人們的日常生活中，也會用到傳感器以實現(xiàn)某種功能．關(guān)于圖中應(yīng)用傳感器的實際情景，下列說法錯誤的是(

)題號135246879101112131415A．甲圖傳感器用來測量位移的微小變化，是位移傳感器B．乙圖光電計數(shù)器用到了光敏電阻這個傳感元件，是光傳感器C．丙圖利用霍爾元件可以測量微小位移，是位移傳感器D．傳感器感受力、溫度、光、聲等信號，把電學(xué)信號轉(zhuǎn)化成非電學(xué)信號√題號135246879101112131415D

[題圖甲中，當被測物體在左、右方向發(fā)生位移時，電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動，如果測出了電容的變化，就能知道物體位置的變化，所以題圖甲中傳感器是位移傳感器，故A正確；題圖乙中，A是發(fā)光儀器，B是接收光信號的儀器，B中的主要元件是由光敏電阻組成的光電傳感器．當傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值較小，供給信號處理系統(tǒng)的電壓較低；當傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變大，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變高，這種高低交替變化的信號經(jīng)過處理，題號135246879101112131415就會轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實現(xiàn)自動計數(shù)的功能，故B正確；題圖丙中，在兩塊磁感應(yīng)強度相同、同極相對放置的磁體縫隙中放入霍爾元件，當霍爾元件處于中間位置時，磁感應(yīng)強度B為0，霍爾電壓為0，可將該點作為位移的零點．當霍爾元件沿著z軸正、負方向移動時，則有霍爾電壓輸出，且電壓大小與位移大小成正比，從而能夠?qū)崿F(xiàn)微小位移的測量，故C正確；傳感器感受力、溫度、光、聲等信號，把非電學(xué)信號轉(zhuǎn)化成電學(xué)信號，故D錯誤．本題選錯誤的，故選D．]題號1352468791011121314152．在電噴汽車的進氣管道中，廣泛地使用著一種叫“電熱絲式空氣流量傳感器”的部件，其核心部分是一種用特殊的合金材料制作的電熱絲．如圖所示，當進氣管道中的冷空氣流速越大時，電阻R兩端的電壓U0就變得越高，反之，電壓U0就越低．這樣管道內(nèi)空氣的流量就轉(zhuǎn)變成了可以測量的電壓信號，便于汽車內(nèi)的電腦系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制．如果將這種電熱絲從汽車的進氣管道中取出，放在實驗室中測量這種電熱絲，得到的伏安特性曲線正確的是(

)題號135246879101112131415A

B

C

D√

題號135246879101112131415題號1352468791011121314153．某學(xué)校創(chuàng)建綠色校園，新裝了一批節(jié)能燈，該路燈通過光控開關(guān)實現(xiàn)自動控制，電燈的亮度可自動隨周圍環(huán)境的亮度改變而改變．如圖所示為其內(nèi)部電路簡化原理圖，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，RL為光敏電阻(光照強度增加時，其電阻值減小)．現(xiàn)減小光照強度，則下列判斷不正確的是(

)A．電源的效率變大B．A燈和B燈都變亮C．R0兩端電壓變小D．電源內(nèi)部發(fā)熱的功率不變√題號135246879101112131415

題號1352468791011121314154．如圖所示是用電流傳感器(相當于電流表，其電阻可以忽略不計)研究自感現(xiàn)象的實驗電路，圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R．如圖所示是某同學(xué)畫出的在t0時刻開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器的電流隨時間變化的圖像．關(guān)于這些圖像，下列說法中正確的是(

)題號135246879101112131415A．甲圖是通過傳感器1的電流隨時間變化的情況B．乙圖是通過傳感器1的電流隨時間變化的情況C．丙圖是通過傳感器2的電流隨時間變化的情況D．丁圖是通過傳感器2的電流隨時間變化的情況√題號135246879101112131415C

[開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，傳感器1中的電流立刻變?yōu)榱?，如題圖丁；傳感器2中的電流由于線圈的自感作用，電流反向并逐漸減小，如題圖丙，故C正確，A、B、D錯誤．]題號1352468791011121314155．陶瓷氣敏傳感器可以用于分析氣體中酒精蒸氣的含量，常用于檢查駕駛?cè)藛T是否飲酒．如果司機飲酒，血液中的酒精成分會擴散到呼出的氣體中，呼出的氣體噴向傳感器，傳感器的電阻將發(fā)生相應(yīng)的變化，從而可以檢測血液中的酒精含量．某種陶瓷氣敏傳感器的電導(dǎo)(即電阻的倒數(shù))與氣體中酒精蒸氣濃度C的關(guān)系如圖甲所示．現(xiàn)用其組成如圖乙所示的檢測電路(電源內(nèi)阻為r，電流表內(nèi)阻不計)．對此，以下說法正確的是(

)題號135246879101112131415A．此陶瓷氣敏傳感器的電阻與氣體中酒精蒸氣的濃度成正比B．氣體中酒精蒸氣的濃度越大，則電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度越小C．氣體中酒精蒸氣的濃度越大，則電池的路端電壓越小，電阻R0兩端的電壓也越小D．電源用的時間長了，內(nèi)阻變大，則會導(dǎo)致測得的酒精濃度偏低√題號135246879101112131415D

[由題圖甲可知，傳感器的電阻與氣體中酒精蒸氣的濃度成反比，故A錯誤；因為酒精蒸氣的濃度越大，傳感器的電阻越小，電路中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度越大，路端電壓越小，R0兩端電壓越大，故B、C錯誤；若電源用的時間長了，內(nèi)阻變大，則相同濃度時總電阻變大，電流變小，測量的酒精濃度偏低，故D正確．]題號1352468791011121314156．如圖所示，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)光越強)，且R與D距離不變，下列說法中正確的是(

)A．當滑動觸頭向左移動時，L消耗的功率增大B．當滑動觸頭向左移動時，L消耗的功率減小C．當滑動觸頭向右移動時，L消耗的功率可能不變D．無論怎樣移動滑動觸頭，L消耗的功率都不變√題號135246879101112131415A

[電源電壓恒定，也就是說，并聯(lián)電路兩端的電壓恒定，當滑動觸頭向左移動時，發(fā)光二極管發(fā)光變強，光敏電阻的電阻變小，所以電流變大，則L的功率變大，故選A．]題號1352468791011121314157．在一些學(xué)校的教室里，為了保證照明條件，采用了智能照明系統(tǒng)，在自然光不足時接通電源啟動日光燈，而在自然光充足時，自動關(guān)閉日光燈，其原理圖如圖所示．R為一光敏電阻，L為一帶鐵芯的螺線管．在螺線管上方有一用細彈簧懸著的輕質(zhì)銜鐵，銜鐵的一端用鉸鏈固定使其可以自由轉(zhuǎn)動，另一端用一絕緣棒連接兩動觸頭．關(guān)于該智能照明系統(tǒng)的工作原理，下列描述錯誤的是(

)題號135246879101112131415A．光照較強時，光敏電阻的阻值較小，銜鐵被吸引下來B．光線不足時，光敏電阻的阻值較大，所在電路電流較小，銜鐵被彈簧拉上去，日光燈接通C．上面的兩接線柱應(yīng)該和日光燈電路連接D．下面的兩接線柱應(yīng)該和日光燈電路連接√題號135246879101112131415D

[由光敏電阻的特性可知，光照強度較強時，電阻較小，電流較大，銜鐵被吸引下來，日光燈電路斷開；光線不足時，電阻較大，電流較小，銜鐵被彈簧拉上去，日光燈電路接通．因此，上面的兩接線柱應(yīng)該和日光燈電路連接，選項A、B、C正確，故選D．]題號135246879101112131415二、多項選擇題(本題共3小題，每小題6分，共18分．在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)8．果農(nóng)為了提高經(jīng)濟效益，把大、小不同的蘋果分揀出來，以不同的價格出售，但人工分揀成本高，效率低，于是購入一臺自動分揀機器，如圖所示是蘋果自動分揀裝置的示意圖．該裝置把大小不同的蘋果，按一定質(zhì)量標準自動分揀為大蘋果和小蘋果．R1為壓力傳感器，R2為可調(diào)電阻，R2兩端電壓越大，電磁鐵對分揀開關(guān)的銜鐵吸引越強，則(

)題號135246879101112131415A．壓力越小R1越大B．壓力越小R1越小C．調(diào)節(jié)R2的大小可以起到保護電路的作用D．調(diào)節(jié)R2的大小可以改變蘋果篩選的標準√√題號135246879101112131415AD

[由題圖可知，小蘋果對應(yīng)電磁鐵對分揀開關(guān)的銜鐵吸引較弱，此時R2兩端電壓較小，則R1較大，可知壓力越小R1越大，故A正確，B錯誤；調(diào)節(jié)R2的大小可以改變R2兩端的電壓，則可以改變電磁鐵對分揀開關(guān)的銜鐵吸引力的強弱，從而改變蘋果篩選的標準，故C錯誤，D正確．故選AD．]題號1352468791011121314159．某磁敏電阻的阻值R隨外加磁場的磁感應(yīng)強度B變化的圖線如圖甲所示．學(xué)習小組使用該磁敏電阻設(shè)計了保護負載的電路如圖乙所示，U為直流電壓，下列說法正確的有(

)A．增大電壓U，負載電流不變B．增大電壓U，電路的總功率變大C．抽去線圈鐵芯，磁敏電阻的阻值變小D．抽去線圈鐵芯，負載兩端電壓變小√√題號135246879101112131415BC

[增大電壓U，為保護負載，則磁敏電阻兩端需要分壓，即電壓增大，則磁敏電阻的阻值增大，根據(jù)題圖甲可知磁感應(yīng)強度增大，所以通過線圈的電流增大，根據(jù)P＝UI，可知電路的總功率P變大，故A錯誤，B正確；抽去線圈鐵芯，線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度減小，故磁敏電阻的阻值變小，則磁敏電阻兩端的電壓變小，而U不變，所以負載兩端電壓變大，故C正確，D錯誤．故選BC．]題號13524687910111213141510．氧化錫傳感器主要用于汽車尾氣中一氧化碳濃度的檢測．它的電阻隨一氧化碳濃度的變化而變化，在如圖甲所示的電路中，不同的一氧化碳濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的指針就與一氧化碳濃度有了對應(yīng)關(guān)系，觀察儀表指針就能判斷一氧化碳濃度是否超標．有一種氧化錫傳感器，其技術(shù)資料中給出的傳感器電導(dǎo)(即電阻的倒數(shù))－CO濃度關(guān)系圖線如圖乙所示，請判斷，電壓表示數(shù)U0與一氧化碳濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系不可能是選項中的(

)題號135246879101112131415A

B

C

D√√√

題號135246879101112131415題號135246879101112131415三、非選擇題(本題共5小題，共54分)11．(4分)如圖所示，圖甲為熱敏電阻的R-t圖像，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100Ω．當線圈的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈供電的電池的電動勢E＝9.0V，內(nèi)阻可以不計．圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源．則：題號135246879101112131415(1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在____________(選填“A、B端”或“C、D端”)．(2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在50℃，可變電阻R′的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為_________Ω．A、B端260題號135246879101112131415

題號13524687910111213141512．(10分)某同學(xué)在做“利用傳感器制作簡單的自動控制裝置”的實驗中，所用熱敏電阻RT的阻值隨溫度升高而減小，由該熱敏電阻RT作為傳感器制作的自動報警器原理圖如圖所示，其中左側(cè)為控制電路，右側(cè)為工作電路．題號135246879101112131415(1)為了使溫度過高時報警器響鈴，c應(yīng)接在___________(選填“a”或“b”)處．(2)若要使啟動報警的溫度降低些，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P向________________(選填“上”或“下”)移動．b

上題號135246879101112131415(3)如果報警器達到報警溫度時，無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P都不能使報警器響鈴，檢查后發(fā)現(xiàn)電路連接完好，各電路元件完好，則造成電路不能正常工作的原因可能是____________．A．控制電路中電源E1的電動勢過小B．繼電器中線圈匝數(shù)過多C．繼電器中彈簧勁度系數(shù)過大AC題號135246879101112131415[解析]

(1)溫度升高時熱敏電阻阻值減小，控制電路中的電流增大，則電磁鐵的磁性增強，將銜鐵吸引下來與下方b處接通，故c應(yīng)接在b處．(2)若要使啟動報警的溫度降低些，相當于增大臨界狀態(tài)的熱敏電阻阻值，為了仍等于電磁鐵將銜鐵吸引下來的電流臨界值，則需要減小滑動變阻器的阻值，即滑片P向上移動．題號135246879101112131415(3)報警器響鈴的條件是控制電路中的電流大于或等于臨界值，控制電路中電源E1的電動勢過小，即使無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P都無法使電路中的電流升高到臨界值，故A正確；繼電器中線圈匝數(shù)過多，使電磁鐵磁性更強，更容易使報警器報警，故B錯誤；繼電器中彈簧勁度系數(shù)過大時，電磁鐵在到達臨界條件的電流時，引力無法將銜鐵吸引下來，故C正確．題號13524687910111213141513．(13分)如圖所示是一種測量血壓的壓力傳感器在工作時的示意圖，薄金屬片P固定有4個可以形變的電阻R1、R2、R3、R4，如圖乙．圖甲是它的側(cè)面圖，這4個電阻連成的電路如圖丙所示，試回答下列問題：題號135246879101112131415(1)開始時金屬片中央O點未加任何壓力，欲使電壓表無示數(shù)，則4個電阻應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系？(2)當O點被施加一個壓力F后發(fā)生形變，這時4個電阻也隨之發(fā)生形變，形變后各電阻阻值大小如何變化？題號135246879101112131415

(2)當在O點施加垂直于金屬片的壓力后，金屬片發(fā)生形變，由于電阻是固定在金屬片上的，因此R1、R4被拉長，R2、R3被拉寬，即R1、R4增大，R2、R3減小，這時A、B兩點電勢不再相等．題號135246879101112131415

題號13524687910111213141514．(13分)某課外小組設(shè)計了一種測定風速的裝置，其原理如圖所示，一個勁度系數(shù)k＝120N/m、自然長度L0＝1m的彈簧一端固定在墻上的M點，另一端N與導(dǎo)電的迎風板相連，彈簧穿在光滑水平放置的電阻率較大的金屬桿上，彈簧是不導(dǎo)電材料制成的．迎風板面積