1、1第六章 传感器本试卷分第 卷(选择题)和第 卷(非选择题)两部分 .第 卷 40 分,第 卷 60 分,共100 分,考试时间 90 分钟 .第 卷 (选择题 共 40 分)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分 .16 小题只有一个选项符合题意,7 10 小题有多个选项符合题意 .全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,选错或不答的得 0 分)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,其阻值随光照的增强而减小,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,
2、它对温度感知很灵敏D.热敏电阻是把电学量转换为热学量的传感器如图 C3-1 所示,电源的电动势为 E,内阻为 r,RG为光敏电阻(光照强度增加时,其阻值减小) .现增加光照强度,则下列判断正确的是 ( )图 C3-1A.B 灯变暗,A 灯变亮B.R0两端的电压变大C.B 灯变亮,A 灯变暗D.电源的总功率变小在探究超重和失重的规律时,某体重为 G 的同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作 .传感器和计算机相连,经计算机处理后得到的压力 FN随时间 t 变化的图像可能是图 C3-2 中的( )A B C D图 C3-22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 C3-
3、3 所示的装置 .向杯内加入冷水,此时温度计的示数为 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,当温度计的示数为 60时,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 C3-3A.多用电表应选用电流挡,温度升高时换用大量程测量B.多用电表应选用电流挡,温度升高时换用小量程测量C.多用电表应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率大的挡测量D.多用电表应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率小的挡测量如图 C3-4 所示是利用电容器测量角度的传感器示意图 .当动片和定片之间的角度 发生变化时,电容 C 便发生变化,测出 C 的变化情况,就可知道 的变化情况 .如图
4、 C3-5 所示的四个图像中能正确反映 C 和 间函数关系的是 ( )图 C3-4图 C3-5图 C3-6 是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图 .门打开时,红外光敏电阻 R3受到红外线照射,电阻减小;门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出) .经实际试验,灯的亮、灭能反映门的开、关状态 .与门关闭时相比,门打开时两灯的发光情况以及 R2两端的电压 U2变化情况分别是 ( )3图 C3-6A.红灯亮, U2变大 B.绿灯亮, U2变大C.绿灯亮, U2变小 D.红灯亮, U2变小图 C3-7 是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路,当待测压力 F 作用于可动膜片电极上时,以下说法正确
5、的是 ( )图 C3-7A.若 F 向上压膜片电极,则电路中有从 a 到 b 的电流B.若 F 向上压膜片电极,则电路中有从 b 到 a 的电流C.若电流表有示数,则说明压力 F 发生变化D.若电流表有示数,则说明压力 F 未发生变化如图 C3-8 甲所示,在升降机顶部安装了一个能够显示弹力大小的传感器,传感器下方挂一根轻质弹簧,弹簧下端挂一个质量为 m 的小球 .若升降机在匀速运行的过程中突然停止,以此时为零时刻,在后面一段时间内传感器所显示的弹力的大小 F 随时间 t 变化的图像如图乙所示, g 为重力加速度,则下列说法正确的是( )图 C3-8A.升降机停止运动前在向上运动B.0t1时间
6、内小球处于失重状态, t1t2时间内小球处于超重状态C.t1t3时间内小球向下运动,动能先减小后增大D.t3t4时间内弹簧弹性势能的减少量大于小球动能的增加量4磁敏电阻的阻值随磁场的增强而增大 .在如图 C3-9 所示的闭合电路中,滑动变阻器的滑片处于中间位置,磁敏电阻置于匀强磁场中 .闭合开关 S 后,若磁场增强,则 ( )图 C3-9A.电压表的示数变大B.电压表的示数变小C.电流表的示数变大D.电流表的示数变小某电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件,在接线柱间以如图 C3-10 所示的“Z”字形连接(两个接线柱间只有一个元件) .为了确定各元件的种类,小华同学用电流传感器(相
7、当于电流表)与直流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将“ A、 B”“B、 C”“C、 D”接入电路,闭合开关,计算机显示的电流随时间变化的图像分别如图 C3-11 甲、乙、丙所示,则下列判断中正确的是 ( )图 C3-10图 C3-11A.A、 B 间是电容器B.B、 C 间是电感线圈C.C、 D 间是电容器D.C、 D 间是定值电阻第 卷(非选择题 共 60 分)二、实验题(本题共 2 小题,11 题 6 分,12 题 9 分,共 15 分)5图 C3-12 是一种自动控制水温的装置,加热电路的两个端点 P、 Q 应接在触头 a、 b 之间还是 c、 d 之间?热敏电阻两端 M、 N 应接
8、在哪两个触头之间?图 C3-12有一种角速度计可以测量航天器转动的角速度,其结构如图 C3-13 所示,角速度计固定在待测装置上,元件 A 可在光滑杆上滑动,静止时,电压表的示数刚好为零 .当系统绕竖直轴OO转动时,元件 A 在光滑杆上产生位移,电压表的示数发生变化,成为航天器制导系统的信息源 .已知 A 的质量为 m,弹簧的劲度系数为 k,自然长度为 l0,电源的电动势为 E,内阻不计,滑动变阻器 B 的总长度为 l,当系统以角速度 转动时,电压表的示数 U 与 的函数关系为 . 6图 C3-13三、说明与计算题(本题共 4 小题,13 题 10 分,14 题 10 分,15 题 12 分,
9、16 题 13 分,共 45 分 .解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分)在蜂鸣式温度报警器的电路中,若将 RT和 R1的位置互换, R1取适当阻值,如图 C3-14 所示,还能进行高温报警吗?为什么?图 C3-14逻辑电路在电子线路中有着重要的应用 .某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路 .天黑了,让路灯自动接通;天亮了,让路灯自动熄灭 .图 C3-15 中 RG是一个光敏7电阻,当有光线照射时,光敏电阻的阻值会显著减小 .R 是可调电阻,起分压作用 .“非”门电路能将输入的高电平转变为低电平,或将低电平转变为高电平,J 为路灯总开关控制继电
10、器,它在获得高电压时才启动(图中未画路灯电路) .(1)当天黑时, RG变大还是变小?“非”门电路获得高电平还是低电平?J 得到高电压还是低电压?(2)如果路灯的开关自动接通时天色还比较亮,现要调节自动控制装置,使得它在天色较黑时才会自动接通开关,应将 R 调大一些还是调小一些?图 C3-15电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同 .图 C3-16 为某种电热式电器的简化电路图,主要元件有电阻丝 R1、 R2和自动开关 S.(1)当自动开关 S 闭合或断开时,用电器分别处于什么状态?8(2)用电器由照明电路供电( U=220V),设加热时用电
11、器的电功率为 400W,保温时用电器的电功率为 40W,则 R1和 R2的阻值分别为多大?图 C3-1692017石家庄二中期末在科技活动中,某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量,如图 C3-17 所示为电子秤的原理图 .托盘和弹簧的电阻与质量均不计,滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,电压表示数为零 .设变阻器的总电阻为 R,总长度为 L,电源电动势为 E,内阻为 r,限流电阻的阻值为 R0,弹簧劲度系数为 k,重力加速度为 g,不计一切摩擦和其他阻力,电压表为理想电压表 .当托盘上放上某物体时,电压表的示数为 U,求此时所称量的物体的质量 .图 C3-17101.A
12、解析光敏电阻是把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量的元件;热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量的元件,选项 B、D 错误;热敏电阻和光敏电阻都是用半导体材料制成的,半导体具有光敏性和热敏性,选项 A 正确,选项 C 错误 .2.B 解析增加光照强度时, RG的阻值减小,电路的总电阻减小 .根据闭合电路的欧姆定律可知,电路中的总电流增大,路端电压减小,A 灯变暗, R0两端的电压变大, RG两端的电压变小,B灯变暗,电源的总功率增大,选项 B 正确 .3.D 解析该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作的过程中,先向下加速,后向下减速,其加速度先向下后向上,即先失重后超重,选项 D
13、正确 .4.D 解析测电阻应选用欧姆挡 .当温度升高时,热敏电阻的阻值受温度变化的影响,多用电表的指针偏转角度增大,说明电阻的阻值变小,所以应换用倍率小的挡测量,选项 D 正确 .5.A 解析因为电容和两块极板之间正对面积的大小是成正比的,而 的增大使得动片和定片的正对面积减小,所以使得 C 减小,且正对面积随 的增大而线性减小,选项 A 正确 .6.D 解析门打开时, R3的阻值减小,导致总电阻 R 总 减小和总电流 I 总 增大,内电压 Ur和R1两端的电压 U1均变大, R2两端的电压 U2=E-(U1+Ur)减小,通过 R3的电流 I3=I 总 - 增大,电U2R2磁继电器磁性增强,把
14、衔铁吸下,红灯亮,绿灯灭,选项 D 正确.7.AC 解析当 F 向上压膜片电极时,电容 C 变大,而 C= ,U 不变,故 Q 变大,电容器充电,电QU路中有从 a 到 b 的电流,选项 A 正确,选项 B 错误;若电流表有示数,则说明压力 F 发生变化,选项 C 正确,选项 D 错误 .8.AD 解析由图像可知,0 t2时间内弹簧的弹力小于小球的重力,则升降机停止运动后,由于惯性,小球继续运动使得弹簧的长度变小,说明升降机停止运动前在向上运动,选项 A 正确,选项 B 错误;小球在整个过程中做简谐运动,在 t1t3时间内向下运动,动能先增大后减小,选项 C 错误; t3t4时间内小球在上升,
15、则此段时间内弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量与小球重力势能的增加量之和,选项 D 正确 .119.AD10.ABD 解析电容器在充电时,电路中有充电电流,充电完毕后,电路中的电流为零,所以A、 B 间应是电容器,选项 A 正确;电感线圈由于自感的作用,使得电路中的电流只能先慢慢增大,然后稳定不变,故 B、 C 间是电感线圈,选项 B 正确;电阻接入电路中时,电流立即达到稳定值,所以 C、 D 间是定值电阻,选项 C 错误,选项 D 正确 .11.a、 b 之间 e、 f 之间解析 P、 Q 应该分别接在触头 a、 b 之间,同时, M、 N 应该分别接在触头 e、 f 之间,其工作原理
16、是:加热装置开始加热,当水温升高时,热敏电阻的阻值减小,电磁铁中的电流增大,吸引力增大,衔铁被吸下, a、 b 之间断开,使加热装置停止加热;当水温降低到一定程度时,热敏电阻的阻值增大,电磁铁中的电流减小,吸引力减小,衔铁被弹簧拉上去, a、 b 之间连接,加热装置开始加热,从而实现对水温的控制 .12.U= ,其中 m 2l0Ekl-m 2l klm(l0+l)解析当系统以角速度 转动时,设弹簧的伸长量为 x,弹簧的弹力提供元件 A 做圆周运动的向心力,即 kx=m 2(l0+x),电压表的示数 U= Exl解得 U 与 的函数关系为 U=m 2l0Ekl-m 2l当 x=l 时, U=E,
17、= ,故 应满足 .klm(l0+l) klm(l0+l)13.略解析 RT和 R1两个电阻的比值大小决定了 A 端电平的高低,决定了触发器是否触发,也就决定了报警器是否报警 .若 RT和 R1的位置互换,报警器就变成了低温报警器 .14.(1)变大 低电平 高电压 (2)大解析(1)天黑时,光线减弱,光敏电阻的阻值 RG变大,A 端输入低电平,Y 端输出高电平,J 得到高电压,开始控制路灯工作 .(2)如果路灯的开关自动接通时天色还比较亮,应将 R 调大,这样 A 端输入电平较高,不会触发继电器 .15.(1)S 闭合时,处于加热状态 S 断开时,处于保温状态 (2)121 1089解析(1)当 S 闭合时, R2被短路,此时电路总电阻较小,由 P= 知功率较大,此时为加热状态;当U2RS 断开时, R1、 R2串联,电路总电阻较大,功率较小,此时为保温状态 .12(2)S 闭合时,用电器处于加热状态,有 Pmax=U2R1S 断开时,用电器处于保温状态,有 Pmin=U2R1+R2联立解得 R1=121, R2=1089 .16. UkL(R0+R+r)RgE解析设托盘上放上质量为 m 的物体时,弹簧的压缩量为 x,由题设知 mg=kx则 x=mgk由闭合电路欧姆定律知 I=ER+R0+r又知 U=IR=I RxL联立解得 m= U.kL(R0+R+r)RgE
