2019-2020学年高中物理 第5章 传感器及其应用 第1节 揭开传感器的“面纱” 第2节 常见传

第5章传感器及其应用[随堂检测]1．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是()A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量解析：选C.传感器工作的一般流程为：非电学量――→（被）敏感元件――――――――→（感知，然后通过）转换元件――――――――――→（转换成电信号，再通过）转换电路――――――――――――――――→（将此信号转换成易于传输或测量的）电学量，因此A、B、D错误，C正确．第5章传感器及其应用2．关于物理传感器、化学传感器和生物传感器的下列说法中，正确的是()A．物理传感器是利用材料的某种物理性质工作的，因而只能用于机械加工行业不能用于化工领域B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不能输出电学量C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度条件下工作D．生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境条件有一定要求第5章传感器及其应用解析：选D.不论哪种传感器都可以将非电学量转换成电学量输出，故B错．物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A错．生物传感器能够使用的前提是感受器中的生命物质保持生物活性，故C错、D对．第5章传感器及其应用3．(多选)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化为电信号的过程，下列属于这类传感器的是()A．红外报警装置B．街道上照明灯的光控开关C．自动洗衣机中的压力传感器D．电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：选AB.红外报警装置和街道上照明灯的光控开关都是把光信号转化为电信号，所以A、B正确；C为把压力信号转化为电信号，D为把温度信号转化为电信号，所以C、D错误．第5章传感器及其应用4．在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时()A．RM变大，且R越大，U增大越明显B．RM变大，且R越小，U增大越明显C．RM变小，且R越大，U增大越明显D．RM变小，且R越小，U增大越明显第5章传感器及其应用解析：选C.当RM变大时，回路的总电阻R总变大，根据I总＝ER总，得干路中的电流变小，S两端的电压U＝I总RS变小，故选项A、B错误；当RM变小时，回路的总电阻R总＝11R＋1RM＋RS变小，根据I总＝ER总，得干路中的电流变大，S两端的电压U＝I总RS变大，而且R越大，RM变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项C正确，选项D错误．第5章传感器及其应用[课时作业]一、单项选择题1．关于传感器的作用，下列说法中正确的是()A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换为力学量D．传感器可以将所有感受到的信号转换为电学量第5章传感器及其应用解析：选B.通常的传感器输出的电信号非常微弱，要经过放大，再送给控制系统产生各种控制动作，选项A错误．传感器通过采集力、温度、光、声、磁场、化学成分等信息，按一定规律转换为电压、电流、电阻等电学量或电路的通断，传感器并不能将所有非电学量都转换为电学量，故选项B正确，选项C、D错误．第5章传感器及其应用2．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是()A．生物传感器B．红外传感器C．温度传感器D．压力传感器解析：选C.空调机是根据温度调节工作状态的，所以其内部使用了温度传感器，故选项C正确．第5章传感器及其应用3．街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，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．三种特性都利用解析：选B.街旁的路灯和江海里的航标，都是利用了半导体的光敏性，夜晚电阻大，白天电阻小，控制了电路的通断．故选项B正确．第5章传感器及其应用4．关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是()A．光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小，随光照的减弱而增大B．光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器C．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器第5章传感器及其应用解析：选A.光敏电阻是把光照强度转换为电阻的元件；热敏电阻是把温度转换为电阻的元件，B、D错误；热敏电阻和光敏电阻都是半导体材料制成的，半导体具有光敏性和热敏性，金属铂与热敏电阻相反，C错误．第5章传感器及其应用5．将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的表笔与一光敏电阻的两端相连，此时电表的指针恰好指在表盘的中央，若用黑纸把光敏电阻包住，电表指针的偏角情况是()A．变小B．变大C．不变D．不能确定解析：选A.因为光敏电阻的阻值会随光照强度的增大而减小，因此，用黑纸把光敏电阻包住，光敏电阻的阻值变大，所以多用电表指针偏角变小，故选项A正确．第5章传感器及其应用6．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，当温度降低时()A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱第5章传感器及其应用解析：选C.当温度降低时，热敏电阻R2的阻值会增大，小灯泡L和R2是并联关系，并联部分的电阻会增大，整个电路中的总电阻会增大，根据闭合电路欧姆定律可以判断出回路中干路的电流会减小，R1是一个定值电阻，R1两端的电压减小，所以A选项错误；干路的电流减小，电流表测量的是干路电流，电流表的示数减小，所以B选项错误；小灯泡两端的电压与并联部分两端的电压相等，根据串联电路分压原理，并联部分电阻阻值增大，所分得的电压增大，小灯泡两端的电压增大，小灯泡的亮度变强，所以C选项正确，D选项错误．第5章传感器及其应用7．如图所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()A．严重污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D．该仪器的使用不会因为白天和晚上受到影响第5章传感器及其应用解析：选A.严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D错．第5章传感器及其应用二、多项选择题8．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则()第5章传感器及其应用A．t1时刻小球动能最大B．t2时刻小球动能为零C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能第5章传感器及其应用解析：选BC.0～t1时间内小球做自由落体运动，落到弹簧上并往下运动的过程中，小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后减速，t2时刻到达最低点，动能为0，A错误，B正确；t2～t3时间内小球向上运动，合力方向先向上后向下，小球先加速后减速，动能先增加后减少，C正确；t2～t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能，D错误．第5章传感器及其应用9.已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大．为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路．电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光，若探测装置从无磁场区进入强磁场区．则()A．电灯L变暗B．电灯L变亮C．电流表的示数增大D．电流表的示数减小第5章传感器及其应用解析：选BD.探测装置从无磁场区进入强磁场区，磁敏电阻阻值变大，则闭合电路的总电阻R总变大．由闭合电路欧姆定律知，电路中的电流I＝ER总减小，电流表的示数减小，D对，C错；由U灯＝E－Ir知U灯变大，电灯L变亮，B对，A错．第5章传感器及其应用三、非选择题10.一般的电熨斗用合金丝做发热元件，合金丝电阻随温度变化的关系如图中实线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在较大范围内波动，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：第5章传感器及其应用(1)为什么处于冷态的PTC电熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快；(2)通电一段时间后电熨斗温度t自动稳定在T________＜t＜T________范围之内．(填下标数字)第5章传感器及其应用解析：(1)由于冷态时PTC材料电阻较小，故由P＝U2R知，其发热功率较大，所以升温快．(2)由题图可以看出，温度较低时，电阻较小，热功率较大，所以生热快于散热，升到一定温度时，电阻值迅速增大，相应生热功率减小，当生热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻值减小，生热功率会相应增大，故当生热功率等于散热功率时，温度会稳定在图中T6～T7之间．答案：见解析第5章传感器及其应用11．如图所示为一种加速度仪的示意图．质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中．求：第5章传感器及其应用(1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式．(2)将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？(3)若电压表指针指在满刻度的34位置，此时系统的加速度大小和方向如何？第5章传感器及其应用解析：(1)当振子向左偏离中间位置x距离时，由牛顿第二定律得：2kx＝ma①电压表的示数为U＝L2－xLE②由以上两式解得a＝kLmE(E－2U)．③(2)均匀．因为加速度a与电压表示数U是一次函数(线性)关系．第5章传感器及其应用(3)当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数Um＝E，电压表指针指在满刻度的34位置时，U＝34E代入③式解得a＝－kL2m即加速度大小为kL2m，方向向左答案：(1)a＝kLmE(E－2U)(2)见解析(3)kL2m方向向左第5章传感器及其应用本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放第5章传感器及其应用