2020学年高中物理5.3 大显身手的传感器

2020学年高中物理5.3 大显身手的传感器

‎5.3 大显身手的传感器 ‎ A组 ‎1.下列仪器或装置不是利用传感器的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.汽车防盗报警器 B.宾馆房间内的火灾报警器 C.工兵用的地雷探测仪 D.用钥匙打开房门 解析:A、B、C三种仪器都是将非电学量转换成电学量的装置,都是利用了传感器。用钥匙打开房门是利用了机械原理,不是利用传感器。选项D符合题意。‎ 答案:D ‎2.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 解析:话筒应用的是声传感器,电熨斗、电饭锅、测温仪应用的都是温度传感器,故选项B符合题意。‎ 答案:B ‎3.(多选)当前传感器被广泛应用于各种电子产品之中,下述关于常用的几种家用电子产品所采用的传感器说法中,正确的是(　　)‎ A.电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器 B.电子秤中主要是采用了光电传感器 C.电脑所用的光电鼠标主要是采用声波传感器 D.电子体温计中主要是采用了温度传感器 解析:电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器,即光电传感器,选项A正确;电子秤中主要是采用了压力传感器,而不是光电传感器,选项B错误;电脑所用的光电鼠标主要是采用光电传感器而不是声波传感器,选项C错误;电子体温计中主要是采用了温度传感器,将温度转化为电信号,选项D正确。‎ 答案:AD ‎4.传感器广泛应用在我们的生产、生活中,常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示,键盘上每一个键的下面都连一小金属片,与该金属片隔有一定空气间隔的是另一小的固定金属片,这两金属片组成一个小电容器。当键被按下时,此小电容器的电容发生变化,与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下,从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是(　　)‎ A.温度传感器 B.压力传感器 C.磁传感器 D.光传感器 解析:小金属片被按下时,对该键有一个压力,小金属片向下移动,两个极板之间的距离改变,电容改变,将压力这个力学量转化为电容这个电学量,所以计算机键盘使用的是压力传感器,选项B符合题意,选项A、C、D不符合题意。‎ 答案:B ‎5.关于测温仪,下列说法中正确的是(　　)‎ A.测温用的金属热电阻的阻值不能随温度的变化而变化 B.机场、车站用的测温仪能非常迅速地测出人的体温,它是利用了红外线敏感元件 C.热敏电阻的特点是随温度的升高而电阻变小 D.以上说法都不对 解析:金属热电阻随温度的升高而阻值升高,NTC热敏电阻随温度升高而阻值减小,而PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大,测温仪利用了红外线敏感元件,所以选项B正确。‎ 答案:B ‎6.传感器可将非电学量转化为电学量,起自动控制作用,如计算机鼠标中有位移传感器;电熨斗、电饭煲中有温度传感器;电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器……用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是(　　)‎ A.红外线警报器 B.走廊照明灯的声控开关 C.自动洗衣机中的压力传感装置 D.电饭煲中控制加热和保温的温控器 解析:红外线警报器的工作原理是,如果有人通过红外线传感器可以探测得到的范围,那么红外线传感器就会发出信号,并与触点接通,使灯点亮且发出警报。因此,红外线警报器的工作过程是将光信号转化为电信号,选项A符合题意;而选项B是将声音信号转换为电信号的过程,选项C是利用压力来传递信息的过程,选项D是通过温度来控制的过程,所以选项B、C、D不符合题意。‎ 答案:A ‎7.如图所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,RP为光敏电阻,LED为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且RP与LED间距离不变,下列说法正确的是(　　)‎ A.当滑片P向左移动时,L消耗的功率增大 B.当滑片P向左移动时,L消耗的功率减小 C.当滑片P向右移动时,L消耗的功率可能不变 D.无论怎样移动滑片P,L消耗的功率都不变 解析:滑片P左移,使滑动变阻器连入电路的电阻减小,流过二极管的电流增大,从而发光增强,使光敏电阻的阻值RP减小,最终达到增大流过小灯泡的电流的效果,同理,滑片P右移时,L消耗的功率减小。故选项A正确。‎ 答案:A ‎8.酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测,它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化,在如图所示的电路中,不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻值,这样,显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r'的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么,电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是(　　)‎ A.U越大,表示c越大,c与U成正比 B.U越大,表示c越大,但是c与U不成正比 C.U越大,表示c越小,c与U成反比 D.U越大,表示c越小,但是c与U不成反比 解析:传感器电阻r'的倒数与浓度c是正比关系,即=kc。‎ 电路中的电流为I=,‎ 电压表示数 U=IR0=,‎ 可见电压与浓度的关系不是正比关系,但随浓度的增加而增加。故选项B正确。‎ 答案:B B组 ‎1.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。如图甲所示,电源的电动势E=9 V,内阻不计;G为灵敏电流表,内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S,当R的温度等于‎20 ℃‎时,电流表示数I1=2 mA;当电流表的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻的温度是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A‎.60 ℃‎ B‎.80 ℃‎ C‎.100 ℃‎ D‎.120 ℃‎ 解析:由图象可知,在‎20 ℃‎时,R1=4 kΩ,由E=I1(Rg+R1)得Rg=500 Ω;当I2=3.6 mA时,由E=I2(Rg+R2)可得R2=2 kΩ,对照乙图中的图象可知,当R=2 kΩ时,温度t=‎120 ℃‎,故选项D正确。‎ 答案:D ‎2.(多选)全自动洗衣机中,排水阀是由程序控制器控制其动作的。当洗衣机进行排水和脱水工序时电磁铁的线圈通电,使电磁铁的铁芯2动作,牵引排水阀的活塞,排出污水,牵引电磁铁的结构如图所示。以下说法正确的是(　　)‎ A.若某时刻输入控制电流时,a为正,b为负,则铁芯2中A端为N极,B端为S极 B.若某时刻输入控制电流时,a为正,b为负,则铁芯2中A端为S极,B端为N极 C.若a、b处输入交变电流,铁芯2不能吸入线圈中 D.若a、b处输入交变电流,铁芯2能吸入线圈中 解析:若输入控制电流由a流入、b流出,则铁芯1左端为N极、右端为S极,它将使铁芯2被磁化,A端为S极、B端为N极,并吸入线圈中。若a、b处输入交变电流,铁芯2仍能被吸入线圈中,因为铁芯仍能被磁化,且磁化后的磁性总是与线圈要发生相吸的作用,故选项B、D正确。‎ 答案:BD ‎3.(多选)家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC,PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器,其电阻率与温度的关系如图所示,由于这种特性,因此,PTC元件具有发热、控温双重功能。对此,下列判断中正确的是(　　)‎ A.通电后,其电功率先增大后减小 B.通电后,其电功率先减小后增大 C.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在T1或T2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~T2的某一值不变 解析:从题图看出,通电后,随着温度的升高,电阻率先减小后增大,PTC元件的电阻先减小后增大,由功率公式P=可知,功率是先增大后减小,在图象中反映在 T0~T1段;温度T1以后,随着温度的升高,电阻将增大,若发热功率大于散失的热功率,温度将继续升高,直到发热与散热平衡;若发热量小于散热量,电阻将减小,发热功率因此而增大,直到发热与散热平衡,所以温度将保持在T1、T2之间某一温度上。选项A、D正确。‎ 答案:AD ‎4.如图所示为普通冰箱内温度控制器的结构。铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统,里面充有二氯甲烷和它的蒸气,构成了一个温度传感器,膜盒3为扁圆形(图中显示它的切面),右表面固定,左表面通过小柱体与弹簧片4连接。盒中气体的压强增大时,盒体就会膨胀。测温泡1安装在冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点和静触点,控制制冷压缩机的工作。弹簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸轮8是由设定温度旋钮(图中未画出)控制的。逆时针旋转时凸轮连杆上端右移,从而加大对弹簧7的拉力。‎ 电冰箱温控器的结构 ‎(1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作,而在达到设定的低温后又自动停止工作?‎ ‎(2)为什么凸轮可以改变设定的温度?‎ 解析:(1)冰箱内温度较高时,密封系统中的压强增大,盒体膨胀,膜盒3通过小柱体带动弹簧片4使动触头5与静触点6接触,控制压缩机自动开始工作,而在达到设定的低温时弹簧7带动弹簧片4,将触点5、6断开,使压缩机停止工作。‎ ‎(2)凸轮逆时针旋转会加大连杆9对弹簧7的拉力,该拉力与弹性膜盒3共同控制弹簧片4的运动,故凸轮可以改变设定的温度。‎ 答案:见解析 ‎5.如图甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路,电源电压恒定,电流表内阻不计,开关闭合后,调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡发光逐渐增强,测得流过电阻的电流和光强的关系如图乙所示。试根据这一特性设计一个自动光控电路。‎ 解析:由光敏电阻的特性曲线可以看出,当入射光增强时,光敏电阻的阻值减小,流过光敏电阻的电流增大。‎ 根据题意设计一个路灯自动控制电路,如图所示。‎ 控制过程是:当有光照射时,光电流经过放大器输出一个较大的电流,驱动电磁继电器吸合使两个常闭触点断开;当无光照射时,光电流减小,放大器输出电流减小,电磁继电器释放衔铁,使两个常闭触点闭合,控制路灯电路接通,路灯开始工作。‎ 答案:见解析 ‎