4月10日 高二物理选修3-2 第6章 第2节 传感器的应用

第2节 传感器的应用

知识点一 力传感器的应用

1．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电

阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图1甲所示，将压敏电阻平

放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流

表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程中( ) 图1

A．物体处于失重状态 B．物体处于超重状态

C．升降机一定向上做匀加速运动 D．升降机可能向下做匀减速运动

解析：1．BD [速上升或匀减速下降，处于超重状态，故选B、D.]

2．传感器是一种采集信息的重要器件，如图2当待测压力F作用于可动膜片的电极上时，以下说法中正确的是2

①若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流②若F中有从b到a的电流

③若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流F发生变化

⑤若电流表有示数，则说明压力F不发生变化A．②④ B．①④ C D．①⑤

解析：2．A [当FF变化时，电容变化，而板间电压不变，由Q＝CUQF必发生变化．]

知识点二

3( )

A

B

C

BD [电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体，故A选项错，B选项正确．因水开时温度约为100℃，达不到居里温度，故不能自动断电，则选项C错．温控开关只能手动闭合，故D正确．]

4．如图3所示是电饭煲的电路图，S1是一个温控开关，手动闭合后，当此开关

温度达到居里点(103℃)时会自动断开，S2是一个自动温控开关，当温度低于70℃

时会自动闭合；温度高于80℃时会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是

保温时指示灯，分流电阻R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计． 图

3

(1)分析电饭煲的工作原理．

(2)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？

(3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．

解析：4. (1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80℃时，S2

(2)如果不闭合开关S1，则不能将饭煮熟，因为只能加热到80℃.

U(3)加热时电饭煲消耗的电功率为P1＝保温时电饭煲消耗的电功率P2R并＝500×50R1＋R并500＋500/11.从而有P1∶P2＝＝12∶1. 500＋50R并500/112知识点三 光传感器的应用

5．在如图4所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED 图4

A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大

B．当滑动触头P向左移动时，L

C．当滑动触头P向右移动时，L

D．无论怎样移动滑动触头P，L

解析：5．A [滑动触头P

从而发光增强，使光敏电阻

R]

6．如图5LED、光电三极管及不透明的挡板 图5

解析： LED发出

7它总与设定的温度相差不多．在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，进

行这样的控制，靠的是温度传感器．电熨斗中装有双金属片温度传感器，这种

双金属片的作用是控制电路的通断，如图6所示为电熨斗的结构图，图中双金

属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，请结合所学知识回答以下问题： 图6

(1)常温下，上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将起怎样的作用？

(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？

解析：(1)常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片上、下表面受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小．则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热，温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．

(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性铜片升降，从而改变触点接触的位置，达到设定不同温度的目的．

8．关于电子秤中应变式力传感器说法正确的是( )

A．应变片是由导体材料制成 BC．传感器输出的是应变片上的电压 D．外力越大，输出的电压差值也越大

答案：BD [应变片多用半导体材料制成，故选项A错，B电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，故C错，D对]

9．电子秤使用的是( )

A．超声波传感器 B．压力传感器 C．温度传感器 D答案：B

10( )

A．光传感器 B．温度传感器 C．声传感器

答案：D []

11．下列器件不是应用温度传感器的是( A．电熨斗 B．话筒 C．电饭锅．测温仪 答案：B

12.和原理的示意图如图8m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k指针向左偏离O点的距离为x( ) 图8

A．方向向右，大小为kx/m

C．方向向右，大小为2kx/m

解析：D O点的距离为x，使左侧弹

2kx，方向向右，故加速度方向向

2kx＝ma，滑块加速度大小为：a＝2kx/m，故选D.]

1310

甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落．用这种方法获

得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示．根据图线所提供的信息，

以下判断正确的是( ) 图10

A．t2时刻小球所处位置是运动中最高点

B．t1～t2期间小球速度先增大后减小

C．t3时刻小球动能最小 D．t2与t5时刻小球速度大小不同

解析：B [小球下落的轨迹如右图所示，B处为绳子原长处，C处为小球重力与绳上拉

力相等处，D处为小球下落的最低点，在F－t图中，0～t1小球在OB间下落，t1～t2小球

在BD间下落，t2～t3小球由D回到B处，t3～t4小球在BO间上升，而后下落至B点．由F

－t图知，小球在t2时刻下落到最大距离，然后最大距离在逐渐减小，由以上分析知，小

球的最大速度出现在C点，对应于t1～t2之间，A错，B对，小球动能最小出现在t2时刻或t3～t4间某时刻，C错误．t2和t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，D错误．正确选项为B.]

14．如图11所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放

置一个质量为m、电荷量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上

恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是( ) 图11

ΔΦmgdA

ΔtqΔΦmgdCΔtq解析：D [K由

ΔΦmgd楞次定律可判断磁场Bmg＝DΔtnq

正确．]

15中实线①所示．由于环点．PTC12中实线②所示．

图12

(1)熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？

t自动地稳定在______＜t＜______范围之内．

U

由于冷态时PTC

材料电阻很小，故由

P＝ R

(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．

16．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：C [空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，故C正确．]

2

17．下列器件是应用力传感器的是( )

A．鼠标器 B．火灾报警器 C．测温仪 D．电子秤

解析：D [鼠标器中的传感器是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中传感器是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应变片，是力传感器，D正确．]

18．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上是电视机中的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．走廊照明灯的声控开关

C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭锅中控制加热和保温的温控器

解析：A []

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