选修3-2第六章传感器全章习题

第六章第一节传感器及其工作原理

1．(2011年高考江苏物理卷)美国科学家Willard S．Boyle与George E．Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有()

A．发光二极管B．热敏电阻

C．霍尔元件D．干电池

解析：选BC.发光二极管有单向导电性，A错；热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器，B、C 对；干电池是电源，D错．

2．关于干簧管，下列说法正确的是()

A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用

B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的

C．干簧管接入电路中相当于开关的作用

D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的

答案：C

3.有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图6－1－11所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是()

图6－1－11

A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻

C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻

D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻解析：选AC.热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻不随之变化．

4.如图6－1－12所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的()

图6－1－12

A．距离变化B．正对面积变化

C．介质变化D．电压变化

解析：选A.平行板电容器的电容C∝εr S/d，本题中的介质没有变化，正对面积也没有变化，引起电容变化的因素是板间距离d.

5.如图6－1－13所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有电流时，导体的上下表面的电势有什么关系()

图6－1－13

A．U M＞U N B．U M＝U N

C．U M＜U N D．无法判断

解析：选A.霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，做定向移动形成的，根据左手定则，电子受到向下的洛伦兹力作用，向N板运动，则M板剩下正电荷，所以U M＞U N.故选A.

一、选择题

1．利用半导体材料可以制成()

A．标准电阻B．热敏电阻

C．光敏电阻D．温度报警器

答案：BCD

2．街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的()

A．压敏性B．光敏性

C．热敏性D．三种特性都利用

答案：B

3.如图6－1－14是观察电阻随温度变化情况的示意图．现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是()

图6－1－14

A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显

B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显

C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显

D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显

解析：选C.若为金属热电阻，温度升高后，电阻变大，读数变化不明显，A、B错误．若为热敏电阻，读数将明显变化，C对D错．

4．金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，图6－1－15中可能表示金属铂电阻的U－I图线是()

图6－1－15

解析：选 B.金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感，电阻随温度的升高而增大，在一定温度下其U－I图线是非线性的且图线的斜率越来越大，故B正确．

5.如图6－1－16所示为一测定液面高低的传感器示意图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同．如果发现指针正向右偏转，则导电液体深度h的变化为()

图6－1－16

A．正在增大B．正在减小C．不变D．无法确定

解析：选B.由电源极性及电流方向可知，A、B构成的电容器上的电荷量减小，据C＝Q U，

电容C在减小，可推知正对面积S减小，即h在减小．

6.如图6－1－17所示，由电源、小灯泡、金属电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S 后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是()

图6－1－17

A．小灯泡的电阻发生了变化

B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化

C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化

D．电源的电压随温度发生了变化

解析：选 C.温度升高，金属电阻丝电阻率增大，电阻增大，电路中电流减小，灯泡亮度减弱．

7.如图6－1－18所示，R t为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明()

图6－1－18

A．环境温度变高

B．环境温度变低

C．环境温度不变

D．都有可能

解析：选B.当灯泡L的亮度变暗时，说明通过灯泡L的电流变小，R t变大，只有环境温度变低，R t才变大，所以选B.

8.如图6－1－19所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，电阻变大，L为小灯泡，当温度降低时()

图6－1－19

A．R1两端的电压增大

B．电流表的示数增大

C．小灯泡的亮度变强

D．小灯泡的亮度变弱

解析：选C.R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确，其余各项均错．

9．如图6－1－20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()

图6－1－20

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．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次

解析：选AC.当光照射到光敏电阻R1上时，R1电阻减小，电路中电流增大，R2两端电压升高，信号处理系统得到高电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一个数，从而达到自动计数目的，由以上分析选项A、C正确．

10．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值，如图6－1－21所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不．正确的是()

图6－1－21

A．甲图的传感器可以用来测量角度

B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度

C．丙图的传感器可以用来测量压力

D．丁图的传感器可以用来测量速度

解析：选 D.甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图高度变化能导致极板正对面积变化；丙图F变化能导致极板间距变化；丁图物体位置变化导致电介质变化．所以，甲、乙、丙、丁分别是测角度、高度、压力、位移的物理量．

二、非选择题

11．按图6－1－22所示接好电路，合上S1、S2，发现小灯泡不亮，原因是________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风，会发现小灯泡________，原因是________；停止吹风，会发现________；把热敏电阻放入冷水中会发现________．

图6－1－22

解析：依靠热敏电阻的性质进行分析，由于热敏电阻在常温时阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁；当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，使右侧电路接通，小灯泡亮了；停止吹风后，小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高，当把热敏电阻放入冷水后，热敏电阻温度降低很快，阻值变大，故小灯泡熄灭．

答案：见解析

12.角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图6－1－23所示，当系统绕OO′轴转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源．已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为L0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为L，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动触头P在中点，与固定接头Q正对，当系统以角速度ω转动时，求：

图6－1－23

(1)弹簧形变量x与ω的关系式．

(2)电压表的示数U与角速度ω的函数关系．

解析：当系统绕OO′轴转动时，A在光滑杆上发生滑动，使弹簧发生形变，触头P也随之移动．

(1)由牛顿第二定律有F＝mω2R，R＝L0＋x，

即kx＝mω2(L0＋x)，x＝mω2L0/(k－mω2)．

(2)电压表的示数U＝x

L E＝

mω2L0E

L?k－mω2?.

答案：(1)x＝mω2L0/(k－mω2)(2)U＝

mω2L0E L?k－mω2?

六章二节传感器的应用

1．关于传感器的作用，下列说法正确的有()

A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制

B．传感器可以用来采集信息

C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量

D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量

解析：选BC.传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B、C对．

2．关于电子秤中应变力传感器的说法正确的是()

A．应变片是由导体材料制成

B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小

C．传感器输出的是应变片上的电压

D．外力越大，输出的电压差值也越大

解析：选BD.应变片是由半导体材料制成的．电阻R＝ρl

S，应变片拉伸，l变大，R值变大；应变片压缩，l变小，R值变小．传感器输出的是上下应变片的电压差．

3．下列说法中正确的是()

A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻

B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻

C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲

D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态

解析：选B.电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．

4．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是() A．两个传感器都是光电传感器

B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器

C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器

D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作

解析：选 B.题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对．

5．(2011年威海高二检测)温度传感器广泛应用于家用电器中，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6－2－10甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻R g保持不变；R为热敏电阻，其阻值随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()

图6－2－10

A．60 ℃B．80 ℃

C．100 ℃D．120 ℃

解析：选D.由图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R1＝4 kΩ，则由I1＝E

R1＋R g

可得R g＝0.5 kΩ，当电流I2＝3.6 mA时，由I2＝

E

R2＋R g，可得R2＝2 kΩ，结合图乙此时温度

为120 ℃，故选D.

一、选择题

1．下列装置中利用了温度传感器的是()

A．电熨斗B．电饭锅

C．电子秤D．火灾报警器

解析：选AB.电熨斗、电饭锅都是通过温度传感器来控制温度，A、B正确；电子秤是利用力传感器来测力的，C错误；火灾报警器是利用烟雾对光的散射，使光照射到光电三极管上，光电三极管的电阻减小引起电流变化而发出警报，因此火灾报警器是光电传感器，故D错．2．用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程，下列属于这类传感器的是()

A．红外报警装置

B．走廊照明灯的声控装置

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：选A.红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号；走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号；自动洗衣机中的压力传感装置是把位移信号转换成电信号，电饭煲中控制加热和保温的温控器把温度信号转换成电信号．

3．人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是

由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位()

A．力传感器B．光传感器

C．温度传感器D．生物传感器

解析：选 B.太阳帆的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当电流最大时正对太阳，所以应用的是光传感器，B对，A、C、D错．

4．如图6－2－11是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是()

图6－2－11

A．常温时上下触点是接触的

B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲

C．原来温度控制在80 ℃断开电源，现要求60 ℃断开电源，应使调温旋钮下调一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些

解析：选ABD.常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源，由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时，温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错．

5．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的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号．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

解析：选 B.当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，从而使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变化，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号，这是利用电磁感应原理．

6．关于电饭锅的说法正确的是()

A．电饭锅中的温度传感器是氧化铁

B．铁氧体在常温下具有磁性，温度升至居里点时失去铁磁性

C．当温度越过103 ℃时，感温体磁性较强

D．用电饭锅煮饭时，温控开关自动断电后，它不能自动复位

解析：选BD.电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体，故A错，B选项正确．当温度超过103 ℃时，感温体磁性消失，则选项C错，温控开关只能手动闭合，故D正确．

7．如图6－2－12所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是()

图6－2－12

A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报

C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确

解析：选 C.由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在光电三极管上电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对．8．(2010年高考福建卷)如图6－2－13甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则()

图6－2－13

A．t1时刻小球动能最大

B．t2时刻小球动能最大

C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少

D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能

解析：选C.0～t1时间内小球做自由落体运动，落到弹簧上并往下运动的过程中，小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后减速，t2时刻到达最低点，动能为0，A、B错；t2～t3时间内小球向上运动，合力方向先向上后向下，小球先加速后减速，动能先增加后减少，C对；t2～t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能，D错．

二、非选择题

9．如图6－2－14甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的细绳，绳长为l，下端拴一质量为m 的小物块A，上端固定在C点且与一能测量绳拉力的传感器相连，已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内(未穿透)，接着两者一起绕C点在竖直平面内做圆周运动，在各种阻力都忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，已知子弹射入的时间极短，且图中t＝0为A，B开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题(包括图)中提供的信息，求物块在最高点和最低点的速度．

图6－2－14

解析：在最高点时，绳的拉力为0，则

(m＋m0)g＝?m＋m0?v21

l

解得v1＝gl.

在最低点时，绳的拉力为F m，则

F m－(m＋m0)g＝?m＋m0?v22

l

解得v2＝[F m－?m＋m0?g]l

m＋m0.

答案：gl [F m－?m＋m0?g]l

m＋m0

10．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象．

按图6－2－15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，电容器通过电阻R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．

图6－2－15

(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，其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.

解析：(1)图象纵坐标为电流I，横坐标为时间t，由公式q＝It可知，矩形面积为放电电荷量．(2)每个小方格的面积代表放电电荷量q0＝0.08×10－3C，共有75格，则放电电荷量Q＝75q0＝6.0×10－3C.

(3)由Q＝CU可知C＝Q

U＝7.5×10

－4F.

答案：(1)0.1 s内的放电电荷量

(2)6.0×10－3

(3)7.5×10－4

11．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图6－2－16所示．E是内阻不计、电动势为6 V 的电源．R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计．试分析：

压力F/N050100150200250300…

电阻R/Ω300280260240220200180…

(1)

(2)若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为多少？

(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度是否均匀？

解析：(1)由表中数据可知k＝ΔR

ΔF＝

20 Ω

50 N＝0.4 Ω/N

所以电阻R随压力F变化的函数表达式为R＝(300－0.4F)Ω.

(2)R 上受到的压力越大，R 的阻值越小，电容器两端电压越大，但不能超过5 V ，所以5 V 6 V ＝

R 0R 0＋R

，解得R ＝60 Ω， 又∵R ＝(300－0.4F )Ω，得出F ＝600 N.

(3)电流表中的电流I ＝E R 0＋R ＝E 600－0.4F

，电流I 与压力F 不是线性关系，则该测力显示器的刻度不均匀．

答案：(1)R ＝300－0.4F (2)600N (3)不均匀

第六章第三节传感器的应用2

1．关于发光二极管，下列说法正确的是( )

A ．发光二极管能发光，不具有单向导电性

B ．发光二极管能直接把电能转化为光能

C ．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光

D ．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光

解析：选BD.发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电性，都是半导体材料制成的，只有当两端加正向电压时，才能处于导通状态，才可能发光，但不一定发光，要求达到一定的电压值，它能直接把电能转化为光能．

2．关于光敏电阻的特性，下列说法正确的是( )

A ．光敏电阻和二极管一样有正负极

B ．光敏电阻可以接交流电

C ．光敏电阻在无光照射时电阻变小

D ．光敏电阻在有光照射时电阻变小

答案：BD

3．随着人们生活质量的提高，自动干手机已进入家庭洗手间．当人将湿手靠近干手机时，机内的传感器便驱动电热器加热，于是有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，这是因为( )

A ．改变了湿度

B ．改变了温度

C ．改变了磁场

D ．改变了电容

答案：D

4．如图6－3－7所示为小型继电器的构造示意图，其中L 为含铁芯的线圈，P 为可绕O 点转动的铁片，K 为弹簧，S 为一对触头，A 、B 、C 、D 为四个接线柱，继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是( )

图6－3－7

A ．A 与

B 接信号电压，

C 与

D 跟被控电路串联

B ．A 与B 接信号电压，

C 与

D 可跟被控电路并联

C ．C 与

D 接信号电压，A 与B 可跟被控电路串联

D ．C 与D 接信号电压，A 与B 可跟被控电路并联

解析：选A.由图可知A 、B 是继电器线圈，所以A 、B 应接信号电压，线圈随信号电压变化使继电器相吸或排斥，从而使C 、D 接通或断开，进而起到控制作用，所以选项A 正确．

5．如图6－3－8所示是一种延时开关，当S 1闭合时，电磁铁F 将衔铁D 吸下，C 线路接通，当S 1断开时，由于电磁感应作用，D 将延迟一段时间才被释放，则( )

图6－3－8

A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用

C．如果断开B线圈的电键S2，无延时作用

D．如果断开B线圈的电键S2，延时将变长

解析：选BC.根据题中所提示的信息，不难发现延时开关的基本工作原理：当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通，这时虽然B线圈的电键S2闭合，但通过它的磁通量不变，所以没有电磁感应现象发生．当S1断开时，A线圈立即断路，不会发生电磁感应，但通过B线圈的磁通量减少，由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用，选项B正确．如果此时断开B线圈的电键S2，则B线圈虽然产生感应电动势，但不产生感应电流，不能吸引衔铁D，无延时作用，选项C正确．

6．如图6－3－9是温度报警器电路示意图，下列关于对此电路的分析正确的是()

图6－3－9

A．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声

D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声

解析：选BC.当R T温度升高时，电阻减小，A点电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出报警声，A错误，B正确；当增大R1时，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发出报警声，C正确，D错误．

7．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图6－3－10所示，B为将可燃气体或有毒气体(CO，CH4瓦斯煤气)浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻，根据如下材料，U＝220 V电源、M排风扇、G继电器、A控制电源、S控制开关．请设计一个家用自动排烟电路，在图6－3－10中完成连线图．

图6－3－10

解析：电磁继电器起开关作用，所以电池组、开关和电磁继电器应组成一个电路，另一个是由排风扇和高压电源组成的电路．

答案：如图所示

8.如图6－3－11所示为一测速计原理图，其基本原理是把速度这一力学量转换成电流量进行测量．滑动触头P 与某运动物体相连，当P 匀速滑动时，电流表有一定的电流通过，从电流表示数可得运动物体速度．

图6－3－11

已知电源电动势E ＝4 V ，内阻r ＝10 Ω，AB 为粗细均匀的电阻丝，其阻值为R ＝30 Ω、长度L ＝30 cm ，电容器的电容C ＝50 μF.今测得电流表示数为0.05 mA ，方向由b 流向a .试求运动物体的速度大小和运动的方向．

解析：先根据全电路欧姆定律，估计流过电阻丝上的电流约为

I ＝E r ＋R ＝410＋30

A ＝100 mA?0.05 mA ， 即相比于电阻丝上的电流，电容器中的充放电电流可忽略．故可视整根电阻丝与电源为串联连接，当滑动触头P 移过距离Δx 时，电容器上的电压变化为：

ΔU ＝IR x ＝E R ＋r ·R L

Δx . 则其充放电电流为：

I C ＝ΔQ t ＝C ΔU t ＝CRE ?R ＋r ?L ·Δx t

， 又v ＝Δx t ，

综合上述各式得v ＝I C ?R ＋r ?L CRE .

代入数据得v ＝10 cm/s.

又因I C 由b 流向a ，电容器放电，P 右移，物体移动方向向右．

答案：见解析

第六章测试

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1．如图6－2所示，某半导体热敏电阻I －U 图线可能是( )

图6－2

解析：选B.半导体热敏电阻随温度的升高电阻减小，在I －U 图线中，斜率越大，电阻越小，故B 选项正确．

2．传感器担负着信息采集的任务，它常常是( )

A．将力学量(如形变量)转变成电学量

B．将热学量转变成电学量

C．将光学量转变成电学量

D．将电学量转变成力学量

答案：ABC

3．为了保护电脑元件不受损害，在电脑内部有很多传感器，其中最重要的就是温度传感器，常用的温度传感器有两种，一种是用金属做的热电阻，另一种是用半导体做的热敏电阻．关于这两种温度传感器的特点说法正确的是()

A．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大

B．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小

C．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大

D．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小

解析：选AD.金属的电阻率随着温度的升高而变大，半导体在温度升高时电阻会变小．

4.如图6－3所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，测光敏电阻时，表针的偏角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ′，则可判断()

图6－3

A．θ′＝θB．θ′<θ

C．θ′>θD．不能确定

答案：B

5.(2011年涡阳高二检测)传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是()

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：选C.空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，故C正确．6．(2011年如皋高二检测)下列说法正确的是()

A．热敏电阻是把热量这个热学量转为电阻这个电学量

B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差

C．电熨斗中的双金属片是温度传感器

D．霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件

解析：选BCD.热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，A错误．

7.传感器是一种采集信息的重要器件，图6－4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()

图6－4

①若F向下压膜片电极，电路中有从a到b的电流；

②若F向下压膜片电极，电路中有从b到a的电流；

③若F向下压膜片电极，电路中不会有电流产生；

④若电流表有示数，说明压力F发生变化；

⑤若电流表有示数，说明压力F不会发生变化．

A．②④B．①④

C．③⑤D．①⑤

解析：选A.当下压时，因为C ＝εr S 4πkd ，d 减小，C 增大，在U 不变时，因为C ＝Q U ，Q 增大，

从b 向a 有电流流过，②正确；当F 变化时，电容器两板的间距变化，电容变化，电容器上的带电量发生变化，电路中有电流，④正确，故选A.

8．(2010年高考重庆理综卷)某电容式话筒的原理示意图如图6－5所示，E 为电源，R 为电阻，薄片P 和Q 为两金属极板．对着话筒说话时，P 振动而Q 可视为不动．在P 、Q 间距增大过程中( )

图6－5 A ．P 、Q 构成的电容器的电容增大

B ．P 上电荷量保持不变

C ．M 点的电势比N 点的低

D ．M 点的电势比N 点的高

解析：选D.由C ＝εr S 4πkd 可知P 、Q 间距离d 增大时电容C 减小，A 项错误．电容减小将放电，

电荷量减小，故B 项也错．放电时电流从M 点经R 到N 点，说明M 点电势高于N 点电势，所以C 项错误D 项正确．

9.如图6－6所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力F 作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)

图6－6

A ．向右偏到某一刻度后回到零刻度

B ．向左偏到某一刻度后回到零刻度

C ．向右偏到某一刻度后不动

D ．向左偏到某一刻度后不动 解析：选A.压力F 作用时，极板间距d 变小，由C ＝εr S 4πkd ，电容器电容C 变大，又根据Q

＝CU ，极板带电量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度．

10.(2011年西安八校联考)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6－7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，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( )

图6－7 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：选 B.传感器电阻r′的倒数与浓度c是正比关系，即1

r′＝kc.电路中的电流为I＝

E

r′＋R＋R0＋r，电压表示数U＝IR0＝

ER0

r′＋R＋R0＋r＝

kR0E

k?R＋R0＋r?＋

1

c

，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B正确．

11.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6－8所示．以下说法正确的是()

图6－8

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：选BD.若输入控制电流由a流入，由b流出，则铁芯1左端为N极，右端为S极，它将使铁芯2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，故选B、D.

12．如图6－9所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器，当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()

图6－9

A．I变大，U变大B．I变小，U变小

C．I变小，U变大D．I变大，U变小

解析：选B.当R2处出现火情时，热敏材料制成的传感器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：外电路电压将减小，电路中的总电流增大，所以R1上的电压增大，显示器的两端电压将减小，电流减小，故正确选项为B.

二、填空题(本题共2小题，每小题8分，共16分．按题目要求作答)

13．影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小．某课题研究组在研究某种导电材料的用电器件Z的导电规律时，利用如图6－10甲所示的分压电路测得其电压与电流的关系U/V0.400.600.80 1.00 1.20 1.50 1.60

I/A0.200.450.80 1.25 1.80 2.81 3.20

图6－10

(1)根据表中数据，判断用电器件Z可能属于上述哪类材料？______________________.

(2)把用电器件Z接入图乙所示的电路中，闭合开关，电流表的读数为1.8 A，电池的电动势为3 V，内阻不计，电阻R的电功率为______．

解析：(1)由表格中数据可得，电阻随电压的增大而减小，而电压越大，用电器件温度越高，所以材料为半导体．

(2)查表I＝1.8 A时，Z的电压为1.2 V，

则U R＝E2－U Z＝3 V－1.2 V＝1.8 V，

P R＝IU R＝3.24 W.

答案：(1)半导体(2)3.24 W

14．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性．现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．

(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图6－11甲的实物图上连线．

图6－11

(2)实验的主要步骤：

①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电源值；

②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，

________________________________________________________________________，

______________________，断开开关；

③重复第②步操作若干次，测得多组数据．

(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图乙的R－t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留三位有效数字)．解析：(1)连线如图．

(2)每次加热水后都需要重新读出温度计和电压表的示数．故闭合开关，应记录电压表电压

值、温度计数值．

(3)根据R －t 图象可以看出，R 与t 之间是线性关系．设R ＝a ＋bt (Ω)，由图线可求得：b ＝128－10470－10

＝0.400.当t ＝0时，a ＝100 Ω，故R ＝100＋0.400 t (Ω)． 答案：见解析

三、计算题(本题共2小题，共24分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

15．(12分)(2011年潍坊统考)如图6－12所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3 V,0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R 0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A ，电压表的量程为3 V ．求：

图6－12 (1)传感器的电阻和额定电流．

(2)为了确保电路各部分的安全，在a 、b 之间所加的电源电压最大值是多少？

解析：(1)R 传＝U 2传/P 传＝10 Ω，(2分)

I 传＝P 传/U 传＝0.3 A ．(2分)

(2)最大电流I ＝I 传＝0.3 A ，(1分)

电源电压最大值U m ＝U 传＋U 0，(3分)

U 传为传感器的额定电压，U 0为R 0m ＝10 Ω时R 0两端的电压，即U 0＝I 传·R 0m ＝0.3×10V ＝3 V ，(2分)

小于电压表量程，所以

U m ＝U 传＋U 0＝3 V ＋3 V ＝6 V ．(2分)

答案：(1)10 Ω 0.3 A (2)6 V

16. (12分)如图6－13所示，“神舟”七号飞船发射升空时，火箭内测试仪平台上放一个压力传感器，传感器上面压一质量为M 的物体，火箭点火后从地面向上加速升空，当升到某一

高度时，加速度为a ＝g 2，压力传感器此时显示出物体对平台的压力为点火前压力的1716，已

知地球的半径为R ，g 为地面附近的重力加速度，试求此时火箭离地面的高度．

图6－13

解析：设此时火箭升空高度为H ，此处重力加速度为g ′，则有F －Mg ′＝Ma (4分) 由万有引力定律得(R ＋H )2g ′＝R 2g (4分)

又F ＝1716Mg (1分)

解得H ＝R 3.(3分) 答案：R 3