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2012高二物理每课一练：3.2 传感器的原理（粤教版选修3-2）

上传时间: 2014-08-17

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3.2 传感器的原理每课一练（粤教版选修3-2）

1．(双选)关于传感器，下列说法正确的是(　　)

A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的

B．金属材料也可以制成传感器

C．传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的

D．以上说法都不正确

2．光敏电阻能将光信号转化为电信号是因为(　　)

A．光照强度发生变化时，光敏电阻的阻值也发生变化

B．光照强度发生变化时，光敏电阻的体积也发生变化

C．光照强度发生变化时，光敏电阻的长度也发生变化

D．光照照度发生变化时，光敏电阻的横截面积也发生变化

3．如图9所示是观察电阻值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(设水对电阻阻值的影响不计)(　　)

图9

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(用半导体材料制成)，读数变化非常明显

D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化不明显

4．如图10所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则(　　)

图10

A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势

B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势

C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势

D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势

5．(双选) 在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图11所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时(　　)

图11

A．电容器C的带电荷量增大

B．电压表的读数增大

C．电容器C两板间的电场强度减小

D．R1消耗的功率增大

6．(双选)如图12所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，Rt为负温度系数热敏电阻，RG为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是(　　)

图12

A．温度不变，光照增强 B．温度升高，光照不变

C．温度降低，光照增强 D．温度升高，光照减弱

7．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图13所示装置，向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是(　　)

图13

A．应选用电流档，温度升高时换用大量程测量

B．应选用电流档，温度升高时换用小量程测量

C．应选用欧姆档，温度升高时换用倍率大的档

D．应选用欧姆档，温度升高时换用倍率小的档

8．如图14所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1 T 的匀强磁场中，CO间距离为10 cm，当磁场力为0.2 N 时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为(　　)

图14

A．电流方向C→O B．电流方向O→C

C．电流大小为1 A D．电流大小为0.5 A

题　号

答　案

9．按图15所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是

________________________________________________________________________

____________________________________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡____________，原因是

_______________________________________________________________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现__________．

图15

10．一般的电熨斗用合金丝做发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图16中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣服厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大的范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3，被称为“PTC”的特殊材料做发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．

根据图线分析：

图16

(1)为什么处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？

(2)通电一段时间后，电熨斗温度t自动地稳定在________＜t＜________范围之内．

11．青岛奥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17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17

(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．

③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子．

答案

课后巩固练

1．AB

2．A　[光敏电阻的特性是光照强度变化时，电阻率发生明显变化，而长度、体积、横截面积不发生变化，故光敏电阻阻值大小会发生变化，A正确．]

3．C　[金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，但灵敏度较差．而热敏电阻(用半导体材料制成)灵敏度高，所以选C.]

4．A　[R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压降减小，故a点电势将升高，因其它阻值不变，所以a点电势将高于b点电势．]

5．AB　[降温，则R2↑，I总↓，所以UR2＝E－(r＋R1)I总↑，则UC＝UR2↑，Q＝CUC↑，A项正确；I总↓，则U外＝E－I总r↑，○V↑，B项正确；I总↓，P1＝IR1↓，D项错误；两板间电场强度E＝↑，故C项错误．]

6．AC　[由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡L都会变暗，结合光敏电阻特性可知，A正确，B错误；若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡L变暗，C正确；若热敏电阻减小，光敏电阻增大，则小灯泡变亮．D错误．]

7．D　[多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能用电流档，A、B均错；当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的档，C错误，D正确．]

8．B　[由左手定则知，电流的方向为O→C，由B＝得I＝＝2 A．]

9．温度低，热敏电阻阻值大，电磁铁磁性弱，触点断开　发光　温度升高，热敏电阻阻值变小，电磁铁磁性增强，触点接触　灯泡熄灭

10．(1)见解析　(2)T6　T7

解析　(1)由于冷态时PTC材料电阻很小，故由P＝知，其发热功率很大，所以升温很快．

(2)在T6～T7之间，电熨斗放出的热量和产生的热量才有可能相等，达到热平衡状态，所以电熨斗温度t自动地稳定在T6＜t＜T7范围之内．

11．(1)见解析

(2)①20　160～320

②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

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，3、4与路灯串联，则电路图如下图所示．

(2)①由U＝IR得励磁线圈允许加的最大电压Um＝ImR＝0.1×200 V＝20 V；依据允许通过励磁线圈的电流最大值和最小值计算得R2min＝＝ Ω＝160 Ω，R2max＝＝ Ω＝320 Ω，因此保护电阻R2的阻值范围为160～320 Ω；

②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．

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