2019版物理人教版选修3-2训练：第六章　3　实验：传感器的应用 WORD版含解析.docx

1、3实验:传感器的应用课时过关能力提升基础巩固1.某市为了节约能源,合理适时地使用路灯,要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的某种特性制成自动点亮、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.三种特性都利用了解析:题目中半导体应能感知光照强度变化,并输出电信号,控制电路通断,所以利用了半导体的光敏性,故B正确。答案:B2.右图是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,则导电液体的深度h变化为()A.h正在增大B.h正在减小C

2、.h不变D.无法确定解析: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,根据C=QU,电容C在减小,故正对面积S减小,即h在减小,B正确。答案:B3.对于常见的可燃气体浓度的检测,现在一般用催化燃烧检测器。它的原理如下:传感器的核心为一惠斯通电桥,其中一桥臂上有催化剂,当与可燃气体接触时,可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧,该桥臂的电阻发生明显变化,其余桥臂的电阻不变化,从而引起整个电路的输出发生变化,而该变化与可燃气体的浓度成比例,从而实现对可燃气体的检测。由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为()A.铜B.合金C.半导体D.绝缘体解析:可燃气体燃烧后电阻发生变化,是由于温度升高造

3、成的,所以此电阻应属于热敏电阻,而能够随温度变化其电阻有较明显变化的材料只可能是选项中的半导体材料,故选C。答案:C4.(多选)右图是电容式声波传感器的示意图,该电路可将声音信号转化为电信号。该电路中右侧金属板b固定不动,左侧是能在声波驱动下沿水平方向左右往复运动的镀有金属层的振动膜a,a、b构成了一个平行板电容器,且通过导线与稳压电源正、负极相接,a随声源S振动而左右往复运动。下列有关分析正确的是()A.a左右往复运动过程中,a、b板构成的电容器的电容不变B.a左右往复运动过程中,b板所带的电荷量不断变化C.a左右往复运动过程中,a、b板之间的电场强度不断变化D.a左右往复运动过程中,灵敏电

4、流计中始终有方向不变的电流解析:由于平行板电容器两极板与电池两极始终连接,两板间的电压U保持不变,根据电场强度公式E=Ud、电容的决定式C=rS4kd,可判断出A错,C对;a、b板所带电荷量Q=CU,电容C变化导致Q变化,B对;由于声源S在水平方向做周期性的往复振动,电容C不断变化导致电荷量Q不断变化,所以电容器出现周期性的充电、放电现象。显然,电流计中电流方向不断变化,D错。答案:BC5.(多选)如图所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯,RG为光敏电阻。A为斯密特触发器输入端,在天黑时路灯(发光二极管)会点亮。下列说法正确的是()A.天黑时,Y处于高电平B.天黑时,Y处于低电平C.当R1

5、调大时,天更暗时,灯(发光二极管)点亮D.当R1调大时,天较亮时,灯(发光二极管)就能点亮解析:天黑时,RG阻值增大到一定值,斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值,输出端Y突然由高电平跳到低电平;R1调大时,A端电压降低,只有天更暗时,RG电阻更大时,路灯才点亮,故B、C正确。答案:BC6.(多选)在制作光控电路实验中,某同学按电路图将元件安装完毕后,发现将装置置于黑暗环境中,接通电源,灯泡不发光,原因可能是()A.二极管两极接反B.电阻R与光敏电阻位置颠倒C.电阻R阻值太小D.灯泡断路解析:若二极管接反,无法触发晶体管导通,所以A项正确。若电阻R与光敏电阻位置颠倒,则光线较强时,光敏电阻阻

6、值小,电阻R上电压较高,晶体管获正向电压导通;而夜晚时,光敏电阻阻值大,电阻R上电压较低,无法触发晶体管导通,B项正确。若电阻R阻值太小,光敏电阻会一直获较高的正向电压使晶体管导通,灯泡一直处于发光状态,C项错误。若灯泡断路时,则不会发光,D项正确。答案:ABD7.图甲为斯密特触发器,当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时,输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V);而当输入端A的电压下降到另一个值(0.8 V)的时候,Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)。图乙为一光控电路,用发光二极管LED模仿路灯,RG为光敏电阻。下列关于斯密特触发器和光控电路的说法错误的是()A.

7、斯密特触发器的作用是将数字信号转换为连续变化的模拟信号B.斯密特触发器是具有特殊功能的非门C.要想在天更暗时路灯才会亮,应该把R1的阻值调大些D.当输出端Y突然从高电平跳到低电平时,二极管发光解析:斯密特触发器是一种特殊的非门,它把连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号,选项A错误,选项B正确。把R1的阻值调大些,只有RG的阻值更大,即天更暗时,才能使斯密特触发器的A端电压达到某个值(1.6 V),使输出端Y突然跳到低电平,发光二极管导通发光,选项C、D正确。答案:A8.大多楼道灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应。(1)控制电路中接入了哪几种传感器?(

8、2)从这几种传感器来的信号,应通过哪种门电路后,再进入执行电路?答案:(1)接入了两种传感器:光传感器(通常用的是光敏电阻),声传感器(通常用的是微型驻极体话筒)。(2)因为点亮楼道灯需要同时具备两个条件,即足够暗的光照和足够大的声音,所以要使用与门电路。9.下图是一个警报器装置的逻辑电路图,RT是一个热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时电阻值很小,R是一个阻值较小的分压电阻,A为斯密特触发器输入端。(1)为什么在高温时电铃会响起?(2)为了提高电路的灵敏度,即将报警温度调得低些,那么R的值应该大一些还是小一些?解析:(1)热敏电阻的温度上升,RT变小,A的电压低到某一值时,Y会由低电平跳到高电

9、平,加在电铃两端的电压变大,电铃响起。(2)若R的值大,由于它的分压作用,使RT两端的电压不太高,则外界温度不太高时,就能使PX之间电压降到低电压输入,而当A的电压降低到某一值时,Y会由低电平跳到高电平,加在电铃两端的电压变大,电铃响起。答案:(1)见解析(2)R的值应大一些能力提升1.监控系统控制电路如图所示,开关S闭合时,系统白天和晚上都工作;开关S断开时,系统仅晚上工作。在电路中虚框处分别接入光敏电阻(受光照时阻值减小)和定值电阻,则电路中()A.C是与门,A是光敏电阻B.C是与门,B是光敏电阻C.C是或门,A是光敏电阻D.C是或门,B是光敏电阻解析:由题意知,S断开,无光线时监控系统开

10、始工作,有光线时监控系统不工作,所以滑动变阻器与光敏电阻相连;S闭合,监控系统24小时都能工作,所以S应与定值电阻相连。两个条件有一个满足就工作,所以是或门,电路图如图所示,故选项D正确。答案:D2.(多选)下图是温度报警器电路示意图,下列关于此电路的分析正确的是()A.当RT的温度升高时,RT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RT的温度升高时,RT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:当RT温度升高时,电阻减小,A端电势升

11、高到某一数值,Y端电势突然降低,蜂鸣器导通发出警报,A错,B对。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对,D错。答案:BC3.(多选)某同学设计了一个探究电容器所带电荷量与电容器两极间电压关系的实验,实验电路如图甲所示,其中P为电流传感器,V为电阻很大的电压表。实验时,先将开关S1闭合,单刀双掷开关S2掷向a,调节滑动变阻器的滑片到某位置使电容器C充电,当电路达到稳定后记录理想电压表的示数。再迅速将开关S2掷向b,使电容器放电。电流传感器P将电容器充、放电过程中的电流数据传送给计算机,在计算机上可显示出电流i随时间t变化的图像如图乙所示。然后改变

12、滑动变阻器滑片的位置,重复上述步骤,记录多组电流随时间变化的图像和电压表的示数。对于这个实验过程和由图像及数据所得出的结果,下列说法正确的是()A.流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相同B.图乙中的第段(充电阶段)电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量C.电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图像应为一条过原点的倾斜直线D.电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑片的位置无关解析:流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相反,选项A错误;图乙中的第段(充电阶段)电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量,选项B正确;由C=

13、QU可知,电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图像应为一条过原点的倾斜直线,选项C正确;电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑片的位置有关,选项D错误。答案:BC4.某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特性的实验中,安装好如图所示的装置。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 ()A.多用电表应选用电流挡,温度升高换用大量程测量B.多用电表应选用电流挡,温度升高换用小量程测量C.多用电表应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率大的

14、挡D.多用电表应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率小的挡解析:测电阻应选用欧姆挡。当温度升高时,热敏电阻受温度变化的影响,偏转角度增大,说明电阻阻值变小,所以应换用倍率小的挡。答案:D5.下图是继电器的原理图,当在接线柱2、3间接入电源时,电磁铁便将衔铁P吸离A而与B接触,从而达到控制电路的目的。接线柱与接有电源的负温度系数的热敏电阻串接,接线柱与外电路串接,即可在温度过高时切断外电路,实现对外电路的自动控制。解析:A为常闭触点,正常情况下与衔铁P相吸;B为常开触点,正常情况下与衔铁P分离,因此,1、5与外电路相连,以便加热。当温度越来越高时,电磁铁将衔铁P吸下,以切断电路。所以,2、3应与接有电

15、源的热敏电阻相连。答案:2、31、56.一热敏电阻在温度为80 时阻值很大,当温度达到100 时阻值就很小。今用一电阻丝给水加热,并配以热敏电阻以保持水温在80 到100 之间,可将电阻丝与热敏电阻并联,一并放入水中,如图所示,图中R1为热敏电阻,R2为电阻丝,请简述其工作原理。解析:开始水温较低时,R1阻值较大,电阻丝R2对水进行加热;当水温达到100 左右时,R1阻值变得很小,R2被短路,将停止加热;当温度降低到80 时,R1阻值又变得很大,R2又开始加热。这样就可达到保温的效果。答案:见解析7.在蜂鸣式温度报警器电路中,若将RT和R1两电阻位置互换,R1取适当阻值,如图所示,还能报警吗?为什么?解析:当温度降低时,热敏电阻RT阻值变大,斯密特触发器输入端出现高电平,Y端出现低电平,蜂鸣器中有电流通过而发声。温度越高,RT越小,A端为低电平,Y端出现高电平,蜂鸣器中无电流通过而不发声。答案:能报警报警器变成了低温报警器