11传感器

1. (2012·宝鸡市高三质检)传感器是自动控制设备中不可缺少的元件, 已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域, 下图10－3－13所示为几种电容式传感器, 其中通过电容器两极间正对面积而引起电容变化的是( )图10－3－13解析: 选AC.本题考查对引起电容器电容变化因素的理解. 由题图知, 选项A 、C 是通过改变极板间正对面积而引起电容变化的, 而选项B 是通过插入电介质改变介电常数而改变电容大小, 选项D 是通过改变极板间距来改变电容大小的, 故本题选A 、C.2. (2012·陕西渭南市高三质检)在光控电路中, 通过光敏电阻阻值随光照强度的变化可实现对电路相关物理量的调节. 如图10－3－14所示, R 1为定值电阻, R 2为半导体光敏电阻, C 为电容器, 当R 2上光照强度减弱时( )图10－3－14A. 电压表的读数减小B. 电容器C 的带电量增大C. 电容器C 两板间的电场强度减小D. R 1消耗的功率增大解析: 选 B.本题考查含容电路的动态变化分析. 由题意, 当R 2上光照强度减弱时, 电阻R 2的阻值变大, 电路总电流减小, 由闭合电路欧姆定律知, 电压表示数U ＝E －Ir 增大, A 错; R 2两端的电压即电容器C 两端的电压U 2＝E －I (r ＋R 1)增大, 由Q ＝U 2C 知, 电容器C 的带电量增大, 由E ＝U 2d知, 电容器C 两板间的电场强度增大, B 正确C 错误; 由P 1＝I 2R 1知, R 1消耗的功率减小, D 错.3. (2012·江西南昌一模)温度传感器广泛应用于空调、电冰箱等家用电器中, 它是利用热敏电阻的阻值随着温度变化的特性来工作的. 如图10－3－15甲所示, 电源的电动势E ＝9.0 V , 内阻不计; G 为灵敏电流计, 内阻R g 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I 1＝2 mA; 当电流表的示数I 2＝3.6 mA 时, 热敏电阻的温度是( )图10－3－15A. 60 ℃B. 80 ℃C. 100 ℃D. 120 ℃解析: 选 D.由图像知, 当t 1＝20 ℃, 热敏电阻的阻值R 1＝4 kΩ, 根据闭合电路欧姆定律I 1＝E R 1＋R g , 可解得R g ＝0.5 kΩ, 又I 2＝E R 2＋R g, 可解得R 2＝2 kΩ, 结合图像可得t 2＝120 ℃, 故D 项正确.4.(2012·西安五校联考)酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒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10－3－16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, 电压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10－3－16A. 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.由电路图和闭合电路欧姆定律知, E ＝IR 总＝U R 0(R 0＋R ＋r ＋r ′), 将此式变形得1U＝1ER 0(R 0＋R ＋r )＋1ER 0r ′, 又传感器电阻r ′的倒数与酒精气体的浓度c 成正比, 则有1r ′＝kc , 联立二式得1U ＝1ER 0(R 0＋R ＋r )＋1kER 0·1c, 可见U 越大, 表示c 越大, 但是c 与U 不成正比, 故B 正确.5. 电子体重秤的原理图如图10－3－17中的虚线框中部分所示, 它主要由三部分构成: 踏板、压力传感器R (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(实质是理想电流表). 设踏板的质量可忽略不计, 已知理想电流表的量程为3 A, 电源电动势为12 V , 内阻为2 Ω, 电阻R 随踏板变化的函数为R ＝30－0.02F (F 和R 的单位分别是N 和Ω). 下列说法正确的是( )图10－3－17A. 该秤能测量的最大体重是1400 NB. 该秤能测量的最大体重是1300 NC. 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0.375 A 处D. 该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘0.400 A 处解析: 选AC.由电路特点可知, 闭合回路中的最小电阻为R min ＝E I m＝4 Ω, 则有R ＋r ≥4 Ω, 故30－0.02F ＝2 Ω, 得最大体重为F ＝1400 N, 则A 正确B 错误; 同理可得空载时电流值为I 0＝E R ＋r ＝38A, 故C 正确D 错误.6. (2012·吉林省实验中学高三检测)图10－3－18甲为某一热敏电阻的I －U 关系曲线图.图10－3－18(1)为了通过测量得到图甲所示I －U 关系的完整曲线, 在图乙和图丙两个电路中各应选择的是图________, 简要说明理由: ________________.电源电动势为9 V , 内阻不计, 滑动变阻器的阻值变化范围为0～100 Ω).(2)在图丁电路中, 电源电压恒为9 V , 电流表读数为70 mA, 定值电阻R 1＝250 Ω.由热敏电阻的I －U 关系曲线可知, 热敏电阻两端的电压为________V; 电阻R 2的阻值为________Ω. 解析: 本题考查实验“探究热敏电阻的I －U 关系曲线”. (1)探究I －U 关系曲线图时, 需要测量一组包含电流、电压均为0的测量值, 而且可测多组数据, 因此滑动变阻器采用分压式接法较好, 选图乙. (2)由电路图知, I 1＝U 1R 1＝9250A ＝36 mA, 所以流过R 2即流过热敏电阻的电流I 2＝I A －I 1＝34 mA, 由I －U 关系曲线图知, 热敏电阻两端的电压为5.2 V, 因此R 2＝U 2I 2＝9－5.234×10－3Ω＝111.8 Ω. 答案: (1)乙 读数从零开始, 可测多组数据(2)5.2 V 111.8 Ω7. (2012·西安高三一模)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件, 广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器的温度传感器, 是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的. 现在用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线, 要求特性曲线尽可能完整. 已知常温下待测热敏电阻的阻值约40～50 Ω.热敏电阻和温度计插入烧杯中, 烧杯内有一定量的冷水, 其他备用的仪表和器具有: 盛有热水的热水杯、直流电源(电动势15 V , 内阻可忽略)、直流电流表(对应不同的量程内阻约为0.2 Ω或1 Ω)、直流电压表(对应不同的量程内阻约为5 kΩ或15 kΩ)、滑动变阻器(0～10 Ω)、开关、导线若干.(1)在图10－3－19甲的方框中用给定的器材画出完整的实验电路图, 要求测量误差尽可能小.(2)根据电路图, 用笔画线作为导线在实物图乙上正确连线.图10－3－19解析: 由于电源电压为15 V, 故电压表量程选0～15 V, 又电路中的最大电流小于0.6 A, 因此电流表量程选0～0.6 A; 由于热敏电阻的阻值小, 为减小实验误差, 电流表采用外接法, 为保证伏安特性曲线尽可能完整, 滑动变阻器采用分压式接法, 电路如图甲所示, 实物连线图如图乙所示.答案: 见解析8. (创新实验探究)16届广州亚运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电, 为路灯提供电能. 用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关, 实现自动控制. 光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化, 作为简化模型, 可以近似认为: 照射光较强(如白天)时电阻几乎为0, 照射光线较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大. 利用光敏电阻作为传感器, 借助电磁开关, 可以实现路灯自动在白天关闭, 黑天打开. 电磁开关的内部结构如图10－3－20所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈, 3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接. 当励磁线圈中电流大于50 mA时, 电磁铁吸合铁片, 弹簧片和触点分离, 3、4断开; 电流小于50 mA时, 3、4接通. 励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.图10－3－20(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路, 画出电路原理图. 光敏电阻R1, 符号; 灯泡L, 额定功率40 W, 额定电压36 V, 符号; 保护电阻R2, 符号; 电磁开关, 符号; 蓄电池E, 电压36 V, 内阻很小; 开关S; 导线若干.(2)回答下列问题:①如果励磁线圈的电阻为200 Ω, 励磁线圈允许加的最大电压为________V, 保护电阻R2的阻值范围为________Ω.②在有些应用电磁开关的场合, 为了安全, 往往需要在电磁铁吸合铁片时, 接线柱3、4之间从断开变为接通. 为此, 电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明.答: ________________________________________________________________________.③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子.答: ________________________________________________________________________.解析: (1)要使光敏电阻能够对电路进行控制, 且有光照时路灯熄灭, 光敏电阻应与1、2串联, 路灯与3、4串联; 则电路图如图所示.(2)①由U＝IR得励磁线圈允许加的最大电压为U＝I m R＝0.1×200 V＝20 V; 依据允许通过励磁线圈的电流可得最大值: R2max＝36－200×0.050.05Ω＝520 Ω, 最小值: R2min＝36－200×0.10.1Ω＝160 Ω, 因此保护电阻R2的阻值范围为160 Ω～520 Ω;②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧, 可保证当电磁铁吸合铁片时, 3、4之间接通; 不吸合时, 3、4之间断开.③电磁起重机答案: (1)电路原理如图所示(2)①20160～520②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧, 保证当电磁铁吸合铁片时, 3、4之间接通; 不吸合时, 3、4之间断开③电磁起重机。