第六章 第二节 传感器的应用(一) 第三节 传感器的应用(二) 课时活页训练

1．下列设备控制属于温度传感器的是()
A．电熨斗B．电饭锅
C．测温仪D．火灾报警器
答案：ABC
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.(2010年高考重庆卷)某电容式话筒
的原理示意图如图6－2－15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6－2－15
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.当P 、Q 间距增大时，据平行板电容器公式C ＝εS 4πkd 知
d 增大则C 减小，选项A 错．稳定后电容器两极板间的电压不变，则据Q ＝CU 知C 减小U 不变，则Q 减小，选项B 错．电容器两极板的电荷量减少，产生放电电流，方向从M →N ，因此M 点的电势比N 点的电势高，选项C 错、选项D 正确．
4.如图6－2－16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 发生的光，呈现高电阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是( )
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
图6－2－16
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．
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．在非典期间，机场车站用的测温仪非常迅速的测出的体温，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．各种测温材料的电阻，都是随温度的变化而发生明显变化
答案：BCD
6．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，图6－2－17甲是话筒原理图，图乙是录音机的录音、放音原理图，由图可知()
图6－2－17
A ．话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感生电流
B ．录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流
C ．录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
D ．录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
解析：选ABD.话筒的工作原理是：声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流，A 正确．磁带在放音时通过变化的磁场使放音磁头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，B 正确．录音机录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，D 正确．
7.如图6－2－18所示是家用电
冰箱的压缩启动装置的电路．其中
的运行绕组是电冰箱在工作时电
动机定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的支路中串联有一个PTC 元件．这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC 元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转起来正常以后，PTC 元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是( )
A ．电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少
B ．电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少
图6－2－18
C ．电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的
D ．电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变 解析：选BD.启动时，由于PTC 元件温度低电阻小，故耗电多，B 正确；启动后，随PTC 元件温度升高，PTC 元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，则D 正确．
8.在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是
PTC 元件，PTC 元件是由钛酸钡等半导体材料制成
的电阻器，其电阻率ρ随温度 t 的变化关系如图6－2－19所示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、保温双重功能．对此，以下判断正确的是( )
①通电后，其电功率先增大，后减小
②通电后，其电功率先减小，后增大
③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t 1不变 ④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t 1和t 2之间的某一值不变
A ．①③
B ．②③
C ．②④
D ．①④
解析：选D.当电热灭蚊器温度由0升到t 1的过程中，电阻器的电阻率ρ随温度升高而减小，其电阻R 随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U 保持不变，灭蚊器的热功率P 随之增大，当t ＝t 1时，P ＝P 1
图6－2－19
达到最大．当温度由t1升高到t2的过程中，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大；因此在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即当热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t＜t3，P＞P′，使温度自动升高到t3；当t＞t3，P＜P′，使温度自动降为t3，实现自动保温，正确答案为D.
9．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．
10．(2010年盐城市模拟)某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是()
A．热敏电阻和光敏电阻
B．金属热电阻和光敏电阻
C．热敏电阻和霍尔元件
D．光敏电阻和驻极体话筒
解析：选D.两种传感器分别把声音信号转换为电信号，把光信号
转换为电信号，所以选项D正确．
11．用如图6－2－20所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 N(取g＝10 m/s2)．
图6－2－20
(1)若传感器a的示数为14 N、b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向．
(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零？
解析：传感器上所显示出的力的大小，即弹簧对传感器的压力，据牛顿第三定律知，此即为弹簧上的弹力大小，即该弹簧对滑块的弹力大小．
(1)如右图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右
的推力F1＝14 N，右侧弹簧对滑块的向左的推力
F2＝6.0 N.
滑块所受合力产生加速度为a1，根据牛顿第二定律有F1－F2＝
ma 1，得a 1＝F 1－F 2m ＝14－6.02.0 m/s 2＝4 m/s 2.a 1与F 1同方向，即向前(向
右)．
(2)a 传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F 1′＝0，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为F 2′＝20 N ．滑块所受合力产生
加速度，由牛顿第二定律得F 合＝F 2′＝ma 2，得：a 2＝F 2′m ＝－
10 m/s 2，负号表示方向向后(向左)．
答案：(1)4.0 m/s 2 向右 (2)10 m/s 2 向左
12．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图6－2－21所示．E 是内阻不计、电动势为6 V 的电源．R 0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：
图6－2－21
(1)利用表中的数据写出电阻R 随压力F 变化的函数式．
(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 Ω50 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。