单元综合测评六
第六章 传感器
(时间：90分钟 满分：100分)
温馨提示：1.第Ⅰ卷答案写在答题卡上，第Ⅱ卷书写在试卷上；交卷前请核对班级、姓名、考号.2.本场考试时间为90分钟，注意把握好答题时间.3.认真审题，仔细作答，永远不要以粗心为借口原谅自己．
第Ⅰ卷(选择题，共44分)
一、选择题(本大题共11小题，每小题4分，共44分，每小题至少有一个选项是正确的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分)
1．关于传感器的作用，下列说法正确的有( )
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电学量
D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量
解析：传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B、C对．
答案：BC
2．(2013·冀州中学高二检测)下列说法正确的是( )
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
解析：话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，选项A错误；半导体热敏电阻的温度越高，它的电阻值越小，选项D错误．
答案：BC
3.传感器是一种采集信息的重要器件，如图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力作用于膜片电极上时，下列说法中正确的是( )
①若F向下压膜片电极，电路中有从a到b的电流；②若F向下压膜片电极，电路中有从b到a的电流；③若F向下压膜片电极，电路中不会有电流产生；④若电流表有示数，说明压力F发生变化；⑤若电流表有示数，说明压力F不会发生变化．
A．②④ B．①④
C．③⑤ D．①⑤
解析：当下压时，因为C＝，d减小，C增大，在U不变时，因为C＝，Q增大，从b向a有电流流过，②正确；当F变化时，电容器两板的间距变化，电容变化，电容器上的带电量发生变化，电路中有电流，④正确，故选A.
答案：A
4．如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是( )
A．L1灯亮 B．L2灯亮
C．L1、L2两灯同时亮 D．L1、L2 两灯都不亮
解析：由电路结构可以看出，当杯中的水位到达B时，左端电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的金属片产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通．
答案：B
5.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察仪表指针就能判断一氧化碳是否超标．有一种氧化锡传感器，其电阻的倒数与一氧化碳的浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度C之间的对应关系正确的是( )
A．U越大，表示C越大，C与U成正比
B．U越大，表示C越大，但是C与U不成正比
C．U越大，表示C越小，C与U成反比
D．U越大，表示C越小，但是C与U不成反比
解析：传感器电阻r′的倒数与一氧化碳浓度C成正比，即＝k·C，电压表示数U＝＝＝，r为电源内阻．可以看出，电压与浓度的关系不是正比关系，但电压随浓度的增加而增大，故选项B正确．
答案：B
6.如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光敏电阻计数器的工作原理是( )
A．当有光照R1时，信号处理系统获得高电压
B．当有光照R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统获得一次高电压就计数一次
解析：由于光敏电阻被光照射时，载流子增多，导电性增强阻值减小，所以光敏电阻被物体遮住光时，电阻变大，电路中的电流减小，R2两端的电压减小，故信号处理系统获得低电压一次，所以选项A、C正确，B、D错．
答案：AC
7.如图所示Rt为金属热电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( )
A．金属热电阻温度升高，其他条件不变
B．金属热电阻温度降低，其他条件不变
C．光照增强，其他条件不变
D．光照减弱，其他条件不变
解析：电压表示数增大，而R3为定值电阻，说明通过R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于Rt减小或R1增大，由金属热电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误．
答案：BD
8．如图所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的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．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响
解析：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对．
答案：AD
9．如图所示的四个图都是电容式传感器的原理图．其中图A是测定角度的电容式传感器，图B是测定液面高度的电容式传感器，图C是测定压力的电容式传感器，图D是测定位移的电容式传感器．关于它们的工作原理，下列说法正确的是( )
A．图A中，当动片和定片之间的夹角发生变化时，会引起板间正对面积发生变化，使电容C发生变化，知道了电容器电容C的变化情况，就可以知道θ角的变化情况
B．图B中，当液面发生变化时，会引起电容器两板间的间距发生变化，使得电容器的电容发生变化，知道了电容器的电容C的变化情况，就知道了液体深度的变化情况
C．图C中，当待测压力F作用在可动膜片上时，使得电容器的正对面积发生了变化，电容器的电容发生了变化，知道了电容器电容C的变化情况，就知道了待测压力F的大小
D．图D中，随着电介质进入极板间的长度发生变化，电容器的电容C发生变化，知道了电容器的电容C的变化情况，就知道了位移的变化情况
解析：图A是用来测定角度θ的电容式传感器，当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道θ的变化情况．所以A正确．
图B是测定液面高度h的电容式传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化，使电容C发生变化．知道C的变化，就可以知道h的变化情况．故B错．
图C是测定压力F的电容式传感器，待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化，知道C的变化，就可以知道F的变化情况．所以C错．
图D是测定位移x的电容式传感器，随着电介质进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道x的变化情况．故D正确．
答案：AD
10．(2013·福建龙岩联系)如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统电路图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(该热敏材料的电阻率随温度升高而减小)，电流表A2为值斑室的显示器，显示通过R2的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是( )
A．变压器输出端的交变电流的频率为314 Hz
B．V1的示数是311 V
C．A1的示数不变，A2的示数减小
D．V1的示数不变，V2的示数减小
解析：U1＝＝220 V，f＝50 Hz不变，A、B错误；因U1、U2不变，出现火警时R2变小，R总变小，I2总变大，UR3变大，U′2变小，IR1变小，I1变大，故C错误，D正确．
答案：D
11．(2013·杭州学军中学高二检测)如图1所示是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体．在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化．若Q随时间t的变化关系为Q＝(a、b为大于零的常数)，其图象如图2所示，那么图3、图4中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是( )
A．①和③ B．①和④
C．②和③ D．②和④
解析：由Q＝b/(t＋a)和Q＝CU可知C∝b/(t＋a)，又平行板电容器电容C与两极板之间的距离d成反比，所以d∝(t＋a)，因此物体速率v随时间t变化的图象可能是③.因为两极板间电压恒定，由E＝知，E∝，所以图3中反映极板间电场强度大小E的图象可能是②；综合上述分析可知正确选项是C.
答案：C
第Ⅱ卷(非选择题，共56分)
二、实验题(本题包括2小题，共12分)
12．(1)按图所示连接好电路，合上S和S′，发现小灯泡不亮，原因是________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡点亮了，原因是_______________________ _________________________________________________________________________________________________________________________.
(2)若将热敏电阻换成光敏电阻，合上S和S′，发现小灯泡点亮，用黑纸包住光敏电阻后，小灯泡熄灭，其原因是___________________________________________；
解析：热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱，吸不住衔铁；电吹风对热敏电阻加热，使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁磁性增强吸住衔铁，使上、下触点接触；用黑纸包住后，光敏电阻的阻值增大，左侧电路电流减小，继电器触点断开，造成小灯泡熄灭．
答案：见解析
13．热敏电阻是传感器电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4～5 Ω，热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水．其备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干．
(1)在虚线框中画出实验电路图，要求误差尽可能小；
(2)根据电路图，在图中的实物图上连线；
(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤___________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
解析：(1)如图所示：
(2)如图所示：
(3)①往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计值；
②调节滑动变阻器，快速测出几组电流表和电压表的值；
③重复①～②，测量不同温度下的数据；
④绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线．
答案：见解析
三、论述、计算题(本大题共4小题，共44分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的题要注明单位)
14.(1)用如图所示的传感器可以测物体的位移，说明它的工作原理是什么？
(2)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件，它的结构是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，如图所示，它是传感器吗？
解析：(1)它可以将位移变化转化为电容信号，当物体向左运动时，电容增大；向右运动时，电容减小．
(2)它是传感器，可以感知磁场．
玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片，当存在磁场时，如条形磁体靠近，两个簧片被磁化而相互吸引接触，灯泡就发光，因此能感知磁场的存在．
答案：见解析
15．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度而变化的特性工作的．在图甲中，电源的电动势E＝9.0 V，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙的R-t图线所示，闭合开关，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻R的温度是多少？
解析：温度为20 ℃时R值为4 kΩ，由I＝得Rg＝500 Ω，若I＝3.6 mA，又可得R＋Rg＝2.5 kΩ，则R＝2 kΩ，根据图乙得，此时温度为120 ℃.
答案：120 ℃
16．某种电饭锅的工作原理图如图所示，煮饭时开关S是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后(当时的温度大约为103 ℃)保护开关S自动断开，黄灯亮．
(1)电阻R1的作用是保护红色指示灯不致因电流过大而烧毁，与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？
(2)通常情况下用这种电饭锅烧水时，它的自动断电功能是否起作用？为什么？
解析：(1)R1应该远大于发热板的等效电阻．因为R1和红灯只起指示作用，消耗的电功率应远小于发热板的功率，两者又是并联接入电路的，电压相同，所以流过R1和红灯的电流应远小于流过发热板的电流，因此R1应该远大于发热板的等效电阻．
(2)水沸腾时的温度为100 ℃，烧开时水温不会达到103 ℃，所以自动断电功能不起作用．
答案：见解析
17.加速度计是测定物体加速度的仪器．在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源．图为应变式加速度计的示意图．当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态．敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出．已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时，输出电压为U0，试推导加速度a与输出电压U的关系式．
解析：设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x，则敏感元件的输出电压为
U0＝·x＝x ①
再设系统向左加速时滑片右移Δx，则敏感元件的动力学方程为：
2kΔx＝ma ②
此时敏感元件的输出电压为：
U＝·(x＋Δx) ③
综合①②③三式，
可得a＝
若U>U0，系统的加速度方向水平向左；
若U答案：a＝ a>0方向向左 a<0方向向右
第六章 第1节 传感器及其工作原理
课后强化演练
一、选择题
1．下述仪器或装置用到传感器的有( )
A．自动报警器 B．电子秤
C．电视遥控器 D．红外线探测仪
解析：自动报警器是温度传感器或光传感器；电子秤是力传感器；电视遥控器和红外线探测仪是光传感器．
答案：ABCD
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：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．
答案：C
3．关于干簧管，下列说法正确的是( )
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C．干簧管接入电路中相当于开关的作用
D．干簧管是一种电传感器
解析：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用．
答案：C
4．如图所示为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是( )
A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的
B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的
C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高
D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
解析：热敏电阻的图线是非线性的，即图线2，A错误，热敏电阻由半导体制成，B对，半导体材料化学稳定性差，测温范围小，灵敏度高，D正确．
答案：BD
5．(2013·浏阳高二检测)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( )
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：因为压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，由乙图知，电流大于静止时的电流且稳定，故压力增大，物体处于超重状态，选项B、D正确．
答案：BD
6．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的原因，是由于温度升高造成的，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：C
二、非选择题
7.如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？
解析：因为自由电荷为电子，故由左手定则可判定电子向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余等量的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U.
当上下表面间的电压稳定时，运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡，
即q＝qvB，
又因为导体中的电流I＝neSv＝nev·bd.
故U＝.
答案：下表面电势高
8．生活中，经常用到用光控制电路的情况．例如路灯的控制开关，傍晚时等光暗到一定程度，路灯会自动点亮，清晨时光亮到一定程度，路灯自动熄灭．下面是光敏电阻、两个电源、带放大器(放大器内有电源，图中没有表示出来)的断电器和灯的示意图．继电器的线圈A绕在软铁芯上，并且跟放大器的输出端c、d相连，a、b是放大器，其作用是：当输入端回路中电流发生较小变化时，输出端回路中电流发生较大的变化．当线圈A产生的磁场足够强时，就会克服弹簧K的弹力将衔铁C吸下，触头D断开、触头B接通；当输入端回路中电流变化较小时，线圈A产生的磁场不足以吸住衔铁C，则触头B断开、触头D接通．
(1)连接实物图，使得光强时灯灭、光弱时灯亮；
(2)简要说明此电路的工作原理．
解析：(1)如图所示．
(2)当光增强时，光敏电阻阻值变小，放大器的输入端电流增大，输出端回路中通过线圈A中的电流增大到某一值时，就会将衔铁C吸下，使D断开，小灯泡灭；反之，光弱时，光敏电阻阻值增大，D接通，灯亮．
答案：见解析
第六章 第2节 传感器的应用
课后强化演练
一、选择题
1．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：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．
答案：D
2．关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是( )
A．应变片是由导体材料制成
B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小
C．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
解析：应变片多用半导体材料制成，故选项A错．传感器输出的是上、下两应变片上的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，故C错，BD对．
答案：BD
3．下列说法正确的是( )
A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁
B．氧化铁在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电
D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
解析：电饭锅的主要元件为感温铁氧体，它在103 ℃时失去铁磁性．选项A、B均错；用电饭锅烧水时，在标准大气压下，水温最高为100 ℃，电饭锅不会自动弹开，若无人控制，则会直到水全部蒸发后才会断开，选项C错；电饭锅开关自动断电后只能手动复位，选项D正确．
答案：D
4．传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器(实质是自动开关)是其中的一种．某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的．常温下，该温度传感器是闭合的；当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，从而切断整个电路．下列关于该消毒柜的几种电路图中(图中S为电源开关)，连接正确的是( )
解析：A电路中，当温度升高到某一设定值时，电路会断开；B、C、D电路中，温度升高到某一设定值时，传感器会断开，但整个电路不会断开．电源开关S闭合后，消毒柜开始工作，当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，整个电路也断开，所以A选项正确．
答案：A
5．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，图为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮( )
织物材料
尼龙
合成纤维
丝绸
羊毛
麻
熨烫温度
低―→高
A.向下 B．向上
C．保持原状 D．不能确定
解析：由题意知，电熨斗由熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，就是要求电熨斗在低温易断开，因双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，使双金属片向下弯曲，上下触点脱离，电路断开，因此，应向上调节调温旋钮，双金属片受热时，易使触点分离，所以选B.
答案：B
6.有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是( )
A．该秤能测量的最大体重是1 400 N
B．该秤能测量的最大体重是1 300 N
C．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘0.400 A处
解析：该秤达最大值时，电流表满偏，即电路中电流为3 A，则R总＝＝ Ω＝4 Ω①
又R总＝r内＋R②
R＝30－0.02F③
由①②③得F＝1 400 N，所以A正确；当秤上不放物体时F＝0，R＝30 Ω，故电路中电流I′＝＝0.375 A，所以C正确．
答案：AC
二、非选择题
7.如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个温控开关，手动闭合后，当温度达到居里点(103 ℃)时，此开关会自动断开，S2也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，黄灯是保温时的指示灯．分流电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻丝R3＝50 Ω，两灯电阻不计．
(1)分析电饭煲的工作原理．
(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．
(3)简要回答：如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？
解析：(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，温度升到居里点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，待温度降到70 ℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 ℃时，S1又自动断开，再次处于保温状态．
(2)加热时电饭煲消耗的电功率P1＝，保温时电饭煲消耗的电功率P2＝，两式中
R并＝＝ Ω＝ Ω.
从而有＝
＝＝.
(3)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80 ℃时，S2自动断开，功率降为P2，温度降低到70 ℃，S2自动闭合……温度只能在70～80 ℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭．
答案：(1)见解析 (2)12∶1
(3)见解析
8．(2013·衡水高二检测)如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度．金属球的质量为m，它系在金属丝的下端．金属丝的上端悬挂在O点．AB是一根长为L的均匀电阻丝，其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计．电阻丝的中点C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V，金属丝和导线的电阻不计．图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h.电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向．列车静止时金属丝呈竖直状态；当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向．从电压表V的读数变化可以测出加速度的大小．
(1)当列车向右做匀加速直线运动时，试导出加速度a与电压表读数U′的关系式(用U′、U、L、h及重力加速度g表示)；
(2)用导出的a与U′的关系式说明若用表盘刻度表示a，其刻度是否均匀？
解析：(1)设列车的加速度为a时，小球偏离竖直方向θ角，此时小球受力情况如图所示．根据牛顿第二定律有
mgtanθ＝ma ①
由几何关系有tanθ＝/h ②
由①②两式解得a＝g/h ③
列车加速度为a时，设电压表的读数为U′，则有
U′＝·· ④
由④得＝U′L/U ⑤
将⑤代入③得a＝g. ⑥
(2)由⑥可知，g、L、U、h均为常数，则列车的加速度与电压表读数U′成正比，可将电压表的刻度一一对应地改成a的数值，因而可知表盘上a的刻度值与电压刻度一样是均匀的．
答案：(1)a＝g (2)是均匀的
第六章 第3节 实验：传感器的应用
课后强化演练
一、选择题
1．关于发光二极管，下列说法正确的是( )
A．发光二极管能发光，不具有单向导电性
B．发光二极管能直接把光能转化为电能
C．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光
D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光
解析：发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电性，都是半导体材料制成的，只有当两端加正向电压时，才能处于导通状态，才能发光，但不一定发光，要求达到一定的电压值，它能直接把电能转化为光能．
答案：D
2．如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是( )
A．温度升高至74 ℃时，L1亮灯报警
B．温度升高至74 ℃时，L2亮灯报警
C．温度升高至78 ℃时，L1亮灯报警
D．温度升高至78 ℃时，L2亮灯报警
解析：当温度低于78 ℃时，线圈中没有电流，此时灯L1亮，但不报警，当温度升高到78 ℃时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮且报警，温度升高至74 ℃时，线圈中没有电流，只是灯L1亮，不会报警．
答案：D
3．如图所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则( )
A．A为低电平，LED发光 B．A为高电平，LED发光
C．A为低电平，LED不发光 D．A为高电平，LED不发光
解析：A为低电平时，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平时，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B、C正确．
答案：BC
4．如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的时候(0.8 V)，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模拟路灯，RG为光敏电阻．关于斯密特触发器和光控电路的下列说法中错误的是( )
A．斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号
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，A项说法错误，B项说法正确．把R1的阻值调大些，只有RG的阻值达更大，才能使斯密特触发器的A端电压达到某个值(1.6 V)，即天更暗；当输出端Y突然跳到低电平时，发光二极管导通就发光，C、D项说法正确．
答案：A
5.如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点电势升高到某一数值，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：BC
6．如图所示的自动控制电路中，当开关S断开时，工作电路的情况是( )
A．灯亮，电动机转起来，电铃响 B．灯亮，电动机转起来，电铃不响
C．灯不亮，电动机不转，电铃响 D．灯亮，电动机不转，电铃响
解析：由图可以看出，这是用一个电磁继电器同时控制两个工作电路的自动控制装置．控制电路由电源、开关S和电磁铁组成；工作电路有两个，共用一个电源．开关S断开时，电磁铁中无电流没有磁性，弹簧把衔铁拉起，电灯和电动机组成的并联电路连通，电灯亮、电动机转动；电铃电路断开，电铃不响．开关S闭合时，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁，使电铃电路连通，铃响；电灯和电动机电路断开，灯不亮，电动机不转．B正确．
答案：B
二、非选择题
7.如图所示，一自动控制温度的电路，请说明其工作原理．
解析：系统温度较低时，弹簧弹力将铁片P向上拉，使它与a接触，电热丝导通，产生热量使系统温度升高，随着温度的升高，热敏电阻的阻值急剧减小，通电螺线管中电流增大，电磁铁磁性增强，当温度升到一数值，电磁铁可将铁片P吸下，使之与a断开，此时，电热丝断开，不再产生热量，系统温度将降低，热敏电阻的阻值变大，螺线管中电流减小，电磁铁磁性减弱，当温度降到一定程度，铁片P又被弹簧拉上，与a又接触，电热丝又通电，系统又升温，如此反复，系统温度将保持在某一极小的范围内变化．
答案：见解析
8.如图为某同学设计的一个光控开关电路，LED为发光二极管，RG为光敏电阻，“”是斯密特触发器，该同学晚上进行调试，发现调节R1的大小时，可以让发光二极管有时发光，有时不发光．于是该同学把“灯”调亮后就休息了，结果到了第二天，天很亮了，“灯”并没有熄灭，试分析导致上述情况的原因．
解析：由题图可知，发光二极管导通发亮时，说明输出端Y为低电平，输入端A为高电平，由于晚上RG的光照条件差，RG电阻较大，要想A端为高电平，R1必须调的很大，等到了白天，RG的光照强度变大，其阻值变小，A端电势进一步升高，Y端仍为低电平，所以发光二极管不会熄灭．把RG与R1调换，问题就会得到解决．
答案：见解析
