3.2 傳感器的原理 每課一練（粵教版選修3-2）
1．(雙選)關(guān)于傳感器，下列說法正確的是(　　)
A．光敏電阻和熱敏電阻都是由半導體材料制成的
B．金屬材料也可以制成傳感器
C．傳感器主要是通過感知電阻的變化來傳遞信號的
D．以上說法都不正確
2．光敏電阻能將光信號轉(zhuǎn)化為電信號是因為(　　)
A．光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的阻值也發(fā)生變化
B．光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的體積也發(fā)生變化
C．光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的長度也發(fā)生變化
D．光照照度發(fā)生變化時，光敏電阻的橫截面積也發(fā)生變化
3．如圖9所示是觀察電阻值隨溫度變化情況的示意圖，現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴�，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是(設(shè)水對電阻阻值的影響不計)(　　)
圖9
A．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯
B．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯
C．如果R為熱敏電阻(用半導體材料制成)，讀數(shù)變化非常明顯
D．如果R為熱敏電阻(用半導體材料制成)，讀數(shù)變化不明顯
4．如圖10所示，R3是光敏電阻，當開關(guān)S閉合后，在沒有光照射時，a、b兩點等電勢．當用光照射電阻R3時，則(　　)
圖10
A．R3的電阻變小，a點電勢高于b點電勢
B．R3的電阻變小，a點電勢低于b點電勢
C．R3的電阻變大，a點電勢高于b點電勢
D．R3的電阻變大，a點電勢低于b點電勢
5．(雙選) 在溫控電路中，通過熱敏電阻阻值隨溫度的變化可實現(xiàn)對電路相關(guān)物理量的控制．如圖11所示電路，R1為定值電阻，R2為半導體熱敏電阻(溫度越高電阻越小)，C為電容器．當環(huán)境溫度降低時(　　)
圖11
A．電容器C的帶電荷量增大
B．電壓表的讀數(shù)增大
C．電容器C兩板間的電場強度減小
D．R1消耗的功率增大
6．(雙選)如圖12所示電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，Rt為負溫度系數(shù)熱敏電阻，RG為光敏電阻，閉合開關(guān)后，小燈泡L正常發(fā)光，由于環(huán)境條件改變(光照或溫度)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，則引起小燈泡變暗的原因可能是(　　)
圖12
A．溫度不變，光照增強 B．溫度升高，光照不變
C．溫度降低，光照增強 D．溫度升高，光照減弱
7．某學習小組的同學在用多用電表研究熱敏特性實驗中，安裝好如圖13所示裝置，向杯內(nèi)加入冷水，溫度計的示數(shù)為20 ℃，多用電表選擇適當?shù)谋堵�，讀出熱敏電阻的阻值R1，然后向杯內(nèi)加入熱水，溫度計的示數(shù)為60 ℃，發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大，則下列說法正確的是(　　)
圖13
A．應(yīng)選用電流檔，溫度升高時換用大量程測量
B．應(yīng)選用電流檔，溫度升高時換用小量程測量
C．應(yīng)選用歐姆檔，溫度升高時換用倍率大的檔
D．應(yīng)選用歐姆檔，溫度升高時換用倍率小的檔
8．如圖14所示為一種自動跳閘的閘刀開關(guān)，O是轉(zhuǎn)動軸，A是絕緣手柄，C是閘刀卡口，M、N接電源線，閘刀處于垂直紙面向里、B＝1 T 的勻強磁場中，CO間距離為10 cm，當磁場力為0.2 N 時，閘刀開關(guān)會自動跳開．則要使閘刀開關(guān)能跳開，CO中通過的電流的大小和方向為(　　)
圖14
A．電流方向C→O B．電流方向O→C?
?C．電流大小為1 A? D．電流大小為0.5 A
題　號12345678
答　案
9．按圖15所示連接好電路，合上S，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是
________________________________________________________________________
____________________________________________；用電吹風對熱敏電阻吹一會兒，會發(fā)現(xiàn)小燈泡____________，原因是
_______________________________________________________________________________；把熱敏電阻放入冷水中會發(fā)現(xiàn)__________．
圖15
10．一般的電熨斗用合金絲做發(fā)熱元件，合金絲電阻隨溫度t變化的關(guān)系如圖16中實線①所示．由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣服厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會在較大的范圍內(nèi)波動，易損壞衣物．有一種用主要成分為BaTiO3，被稱為“PTC”的特殊材料做發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動控制溫度的特點．PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實線②所示．
根據(jù)圖線分析：
圖16
(1)為什么處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時比普遍電熨斗升溫快？
(2)通電一段時間后，電熨斗溫度t自動地穩(wěn)定在________＜t＜________范圍之內(nèi)．
11．青島奧運會帆船賽場采用風力發(fā)電給蓄電池充電，為路燈提供電能．用光敏電阻作為傳感器控制路燈電路的開關(guān)，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(guān)，可以實現(xiàn)路燈自動在白天關(guān)閉，黑天打開．電磁開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖17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50 mA時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離，3、4斷開；電流小于50 mA時，3、4接通．勵磁線圈中允許通過的最大電流為100 mA.
圖17
(1)利用以下器材設(shè)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40 W，額定電壓36 V，符號
保護電阻R2，符號
電磁開關(guān)，符號
蓄電池E，電壓36 V，內(nèi)阻很��；開關(guān)S，導線若干．
(2)回答下列問題：
①如果勵磁線圈的電阻為200 Ω，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(yīng)用電磁開關(guān)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ǎ疄榇�，電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)如何改造？請結(jié)合本題中電磁開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖說明．
③任意舉出一個其它的電磁鐵應(yīng)用的例子．
答案
課后鞏固練
1．AB
2．A　[光敏電阻的特性是光照強度變化時，電阻率發(fā)生明顯變化，而長度、體積、橫截面積不發(fā)生變化，故光敏電阻阻值大小會發(fā)生變化，A正確．]
3．C　[金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大，但靈敏度較差．而熱敏電阻(用半導體材料制成)靈敏度高，所以選C.]
4．A　[R3是光敏電阻，當有光照射時電阻變小，R3兩端電壓降減小，故a點電勢將升高，因其它阻值不變，所以a點電勢將高于b點電勢．]
5．AB　[降溫，則R2↑，I總↓，所以UR2＝E－(r＋R1)I總↑，則UC＝UR2↑，Q＝CUC↑，A項正確；I總↓，則U外＝E－I總r↑，○V↑，B項正確；I總↓，P1＝I2總R1↓，D項錯誤；兩板間電場強度E＝UCd↑，故C項錯誤．]
6．AC　[由題圖可知，當光敏電阻阻值減小或熱敏電阻阻值增大時，小燈泡L都會變暗，結(jié)合光敏電阻特性可知，A正確，B錯誤；若光敏電阻阻值減小的同時，熱敏電阻的阻值增大，小燈泡L變暗，C正確；若熱敏電阻減小，光敏電阻增大，則小燈泡變亮．D錯誤．]
7．D　[多用電表與熱敏電阻構(gòu)成的回路中未接入電源，故不能用電流檔，A、B均錯；當溫度升高時多用電表指針偏轉(zhuǎn)角度較大，說明熱敏電阻的阻值變小了，應(yīng)該換用倍率小的檔，C錯誤，D正確．]
8．B　[由左手定則知，電流的方向為O→C，由B＝FIL得I＝FBL＝2 A．]
9．溫度低，熱敏電阻阻值大，電磁鐵磁性弱，觸點斷開　發(fā)光　溫度升高，熱敏電阻阻值變小，電磁鐵磁性增強，觸點接觸　燈泡熄滅
10．(1)見解析　(2)T6　T7
解析　(1)由于冷態(tài)時PTC材料電阻很小，故由P＝U2R知，其發(fā)熱功率很大，所以升溫很快．
(2)在T6～T7之間，電熨斗放出的熱量和產(chǎn)生的熱量才有可能相等，達到熱平衡狀態(tài)，所以電熨斗溫度t自動地穩(wěn)定在T6＜t＜T7范圍之內(nèi)．
11．(1)見解析
(2)①20　160～320
②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
解析　(1)要使光敏電阻能夠?qū)﹄娐愤M行控制，且有光照時路燈熄滅，光敏電阻應(yīng)與1、2串聯(lián)，3、4與路燈串聯(lián)，則電路圖如下圖所示．
(2)①由U＝IR得勵磁線圈允許加的最大電壓Um＝ImR＝0.1×200 V＝20 V；依據(jù)允許通過勵磁線圈的電流最大值和最小值計算得R2min＝E－UmIm＝160.1 Ω＝160 Ω，R2max＝E－UmI＝160.05 Ω＝320 Ω，因此保護電阻R2的阻值范圍為160～320 Ω；
②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．


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