第3節(jié)　大顯身手的傳感器

第3節(jié)大顯身手的傳感器課后篇鞏固提升必備知識基礎練1.(2021湖北襄陽老河口中學期末)小強用恒溫箱進行實驗時,發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高,無法自動控制。經(jīng)檢查,恒溫箱的控制器沒有故障。參照圖,下列對故障判斷正確的是()A.只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B.只可能是溫度設定裝置出現(xiàn)故障C.熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現(xiàn)故障D.可能是加熱器出現(xiàn)故障解析由恒溫箱原理圖可知,無論熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設定出現(xiàn)故障,都會向控制器傳遞錯誤信息,導致控制器發(fā)出錯誤指令,C正確,A、B錯誤;若加熱器出現(xiàn)故障,只有一種可能,即不能加熱,而題中加熱器一直加熱才會使溫度持續(xù)升高,D錯誤。答案C2.(2020福建師大附中期末)防治疫情期間,在機場、車站等交通出入口,使用了紅外線熱像儀,紅外線熱像儀通過紅外線遙感,可檢測出經(jīng)過它時的發(fā)熱病人,從而可以有效控制疫情的傳播。關于紅外線熱像儀,下列說法正確的是()A.選擇紅外線進行檢測,主要是因為紅外線光子能量小,可以節(jié)約能量B.紅外線熱像儀通過發(fā)射紅外線照射人體來檢測C.紅外線熱像儀同時還具有殺菌作用D.一切物體都能發(fā)射紅外線,而且物體在不同溫度下發(fā)射的紅外線的頻率和強度不同解析紅外線熱像儀是根據(jù)物體發(fā)射的紅外線的頻率和強度不同而工作的,故選項D正確。答案D3.(多選)(2021河北邢臺八中期中)如圖所示為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖,下列關于電熨斗的說法正確的是()A.電熨斗能自動控制溫度主要利用了雙金屬片,兩片金屬的膨脹系數(shù)相同B.常溫下,上、下觸點是接觸的,溫度過高時,雙金屬片發(fā)生彎曲使上、下觸點分離C.需要較高溫度熨燙時,要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕,使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移D.電熨斗中的雙金屬片是一種半導體材料解析電熨斗主要是利用雙金屬片的膨脹系數(shù)不同而自動控制溫度的,選項A錯誤;常溫下,上、下觸點是接觸的,溫度過高時,雙金屬片發(fā)生彎曲使上、下觸點分離,選項B正確;需要較高溫度熨燙時,要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕,使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移,選項C正確;電熨斗中的雙金屬片是金屬材料,選項D錯誤。答案BC4.如圖所示,甲為溫度在10℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖,箱內(nèi)的電阻R1=20kΩ,R2=10kΩ,R3=40kΩ,RT為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示。當a、b端電壓Uab<0時,電壓鑒別器會令開關S接通,恒溫箱內(nèi)的電熱絲加熱,使箱內(nèi)溫度升高;當Uab>0時,電壓鑒別器會令開關S斷開,停止加熱,恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在℃。

解析設電路的路端電壓為U,當Uab=0時,是電熱絲加熱的臨界狀態(tài)。此時UR1+R2R1=UR3+RTR3,解得RT=20kΩ,由題圖乙知,當RT=20答案355.有一種測量人體重的電子秤,其原理如圖中的虛線框內(nèi)所示。它主要由三部分構(gòu)成:踏板和壓力杠桿ABO、壓力傳感器R(一個阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(其實質(zhì)是電流表)。其中AO∶BO=5∶1。已知壓力傳感器的電阻與其所受壓力的關系如表中所示:壓力F/N050100150200250300…電阻R/Ω300270240210180150120…設踏板的杠桿組件的質(zhì)量不計,接通電源后,壓力傳感器兩端的電壓恒為4.68V,則:(1)利用表中數(shù)據(jù)歸納出電阻R隨壓力F變化的函數(shù)關系式;(2)該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表刻度盤多少毫安處?(3)如果某人站在踏板上,電流表刻度盤示數(shù)為20mA,這個人的體重是多少?解析(1)由表中數(shù)據(jù)可歸納得出:R=300-0.6F(R和F的單位分別為Ω和N)。(2)依題意可知,電子秤空載時壓力傳感器的電阻R1=300Ω,電路中的電流為I=UR=4.68300A=15.6mA,所以該秤零刻度線應標在電流表刻度盤的(3)當電流表刻度盤的讀數(shù)為I2=20mA時,壓力傳感器的電阻R2=UI2=4.680.02Ω=234Ω,由R=300-0.6F,算得F2=110N,再由F2·答案(1)R=300-0.6F(R和F的單位分別為Ω和N)(2)15.6mA(3)550N關鍵能力提升練6.(2021四川成都期末)酒精測試儀用于對機動車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車及其他嚴禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測,它利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器。酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化,在如圖所示的電路中,不同的酒精氣體濃度對應著傳感器的不同電阻,這樣,顯示儀表的指針就與酒精氣體濃度有了對應關系。如果二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器電阻r'的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比,那么,電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應關系正確的是()A.U越大,表示c越大,c與U成正比B.U越大,表示c越大,但是c與U不成正比C.U越大,表示c越小,c與U成反比D.U越大,表示c越小,但是c與U不成反比解析傳感器電阻r'的倒數(shù)與濃度c是正比關系,即1r'=kc。電路中的電流為I=Er'+R+R0+r,答案B7.(2020甘肅永昌一中期中)如圖所示為一種溫度自動報警器的原理圖,在水銀溫度計的頂端封入一段金屬絲,以下說法正確的是()A.溫度升高至74℃時,L1亮燈報警B.溫度升高至74℃時,L2亮燈報警C.溫度升高至78℃時,L1亮燈報警D.溫度升高至78℃時,L2亮燈報警解析當溫度低于78℃時,線圈中沒有電流,此時燈L1亮;當溫度升高到78℃時,線圈中有電流,磁鐵吸引銜鐵,燈L2被接通,所以燈L2亮且報警,溫度升高至74℃時,線圈中沒有電流,只是燈L1亮,不會報警。故D正確。答案D8.(多選)(2021吉林洮南一中期中)傳感器是一種采集信息的重要器件,如圖所示是一種測定壓力的電容式傳感器,當待測壓力F作用于可動膜片電極上時,可使膜片產(chǎn)生形變,引起電容的變化,將電容式傳感器、靈敏電流計和電源串接成如圖所示的閉合電路。那么下列說法正確的是()A.當F向上壓膜片電極時,電容將減小B.若靈敏電流計有示數(shù),則壓力F發(fā)生了變化C.若靈敏電流計有向右的電流通過,則壓力F在增大D.若靈敏電流計有向右的電流通過,則壓力F在減小解析當F向上壓膜片電極時,兩電極之間的距離變小,使得電容變大,選項A錯誤;當靈敏電流計有示數(shù)時,說明電容式傳感器正在進行充放電,而電容式傳感器始終與電源相連,即電壓不變,所以說明其電容在發(fā)生變化,一定是壓力F發(fā)生了變化,選項B正確;由于電容式傳感器固定電極接在電源的正極,靈敏電流計有向右的電流通過,則說明電流流向電容式傳感器的固定電極,所以電容在變大,即間距在減小,力F在變大,選項C正確,D錯誤。答案BC9.(2020福建福州聯(lián)考)采用風力發(fā)電給蓄電池充電,為路燈提供電能,是現(xiàn)代城市“亮化”工程的方向。用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關,實現(xiàn)自動控制。光敏電阻的阻值隨照射光的強弱而變化,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(如黑天)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,可以實現(xiàn)路燈自動在白天關閉、黑天打開。電磁開關的內(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50mA時,電磁鐵吸合鐵片,彈簧片和觸點分離,3、4斷開;當勵磁線圈中電流小于50mA時,3、4接通。勵磁線圈中允許通過的最大電流為100mA。電磁開關內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(1)利用以下器材設計一個自動控制路燈的電路,畫出電路原理圖。光敏電阻R1,符號燈泡L,額定功率40W,額定電壓36V,符號保護電阻R2,符號電磁開關,符號蓄電池E,電壓36V,內(nèi)阻很小;開關S,導線若干。(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在有些應用電磁開關的場合,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?。為?電磁開關內(nèi)部結(jié)構(gòu)應如何改造?請結(jié)合本題中電磁開關內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明。③任意舉出一個其他的電磁鐵應用的例子。解析(2)①Um=ImR=100×10-3×200V=20V,E=I(R2+R),其中50mA<I≤100mA,故R2在160~520Ω之間。答案(1)(2)①20160~520②把觸點從彈簧片右側(cè)移到彈簧片左側(cè),保證當電磁鐵吸合鐵片時,3、4之間接通;不吸合時,3、4之間斷開。③電磁起重機10.(2020河北石家莊二中檢測)電飯鍋是應用溫度傳感器工作的,它的敏感元件是感溫鐵氧體,由氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒制而成,其特點是常溫下具有磁性,能夠被磁鐵吸引,溫度達到103℃,失去磁性,這個溫度叫居里溫度,又稱居里點。電飯鍋的自動控制結(jié)構(gòu)如圖所示,根據(jù)以上信息回答:(1)開始煮飯時為什么要壓下開關按鈕?手松開這個按鈕是否會恢復到圖示的狀態(tài)?為什么?(2)煮飯時水沸騰后鍋內(nèi)是否會大致保持一定的溫度?(3)飯熟后,水分被大米吸收,鍋底的溫度會有什么變化?這時電飯鍋會自動地發(fā)生哪些動作?(4)如果用電飯鍋燒水,能否在水沸騰后自動斷電?解析(1)煮飯時壓下開關按鈕,感溫鐵氧體與永磁體相吸結(jié)合