课件15张PPT。本章优化总结非电学量电学量通断温度光 (2013·北京东城区高二检测)角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示．当系统绕轴OO′转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源．已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自然长度为l，电源的电动势为E，内阻不计．滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P在B点，当系统以角速度ω转动时，则( )【答案】 D专题二 自控电路的分析方法
传感器问题具有涉及知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，原理较难理解，搞清传感器的工作原理是求解问题的关键．
1．确定传感器所感受到的物理量
传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等．
2．转换电路把输出转换成电学量信号
通过元件把敏感元件的输出转换成电学量信号，最后借助于转换电路把电学量信号转换为便于处理、显示、记录或控制的量． 为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻RG在不同照度下的阻值如下表：(1)根据表中数据，请在图甲所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．【解析】 (1)描绘图象应注意：各点均匀分布在图线两侧，且图线应用平滑曲线，而不能成为各点的连线．光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示，电阻的阻值随光照度的增大而减小．【答案】 见解析本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放
(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)
1．(多选)关于半导体，以下说法中正确的是( )
A．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间
B．半导体的导电性能随温度升高而减弱
C．用半导体制成的热敏电阻可以作为测温元件
D．用半导体制成的光敏电阻可以起到开关的作用
解析：选ACD.有的半导体，在温度升高时电阻减少得非常迅速，它能将温度变化转化为电信号，可以作为测温元件．光敏电阻在光照下电阻减小，导电性能增强，可起到开关的作用．故选ACD.
2．(单选)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：选D.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，发光二极管才能直接把电能转化为光能，并且正向电压达到一定值时，二极管才能发光，故选D.
3．(多选)(2013·通化高二检测)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：选BC.话筒是将声音信号转化为电信号的装置，A错误；电熨斗内的双金属片，是利用它的热胀冷缩程度的不同，使电路随温度的改变实现通、断的，B正确；电子秤所使用的测力装置是力传感器，C正确；半导体热敏电阻温度越高，它的电阻值越小，D错误．故选BC.
4.
(单选)传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示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：选A.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，电容器上的带电荷量发生变化，电路中有电流，④正确，故选A.
5．(单选)如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是( )
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
C．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报
D．以上说法均不正确
解析：选C.由报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在光电三极管上使其电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，故选C.
6．(多选)电容式话筒的工作原理如图所示．D是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，当膜片向右运动的过程中有( )
A．电容变大
B．电容变小
C．导线AB中有向左的电流
D．导线AB中有向右的电流
解析：选AC.当膜片向右运动的过程中，相当于电容器两板间距d变小，由C＝可知A正确，B错误．由Q＝CU知，电容器充电，所以C正确，D错误．故选AC.
7．(单选)酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度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不成正比
解析：选B.传感器电阻r′的倒数与浓度c是正比关系，即＝kc.电路中的电流为I＝，电压表示数U＝IR0＝＝，可见电压与浓度的关系不是正比关系．但随浓度的增加而增加．故选B.
8．(多选)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：选BD.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，故选BD.
9．(单选)(2013·杭州高二检测)法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现巨磁阻效应(GMR)而荣获了诺贝尔物理学奖．如图所示是利用GMR设计的磁铁矿探测仪原理示意图，图中GMR在外磁场作用下，电阻会大幅度减小．下列说法正确的是( )
A．若存在磁铁矿，则指示灯不亮；若将电阻R调大，该探测仪的灵敏度提高
B．若存在磁铁矿，则指示灯不亮；若将电阻R调小，该探测仪的灵敏度提高
C．若存在磁铁矿，则指示灯亮；若将电阻R调大，该探测仪的灵敏度提高
D．若存在磁铁矿，则指示灯亮；若将电阻R调小，该探测仪的灵敏度提高
解析：选C.如果存在磁铁矿，则巨磁阻(GMR)大幅度减小，流过巨磁阻(GMR)和R电路的电流大幅度增大，由UR＝IR知，R两端电压增大，因此，巨磁阻(GMR)两端电压减小，即A端电平升高，则非门电路输出端Z电平降低，则指示灯两端电压升高，指示灯亮，如果将电阻R调大，则A端电平调得更高，Z端输出的电平更低，则指示灯的电压更大，指示灯更亮，该探测仪的灵敏度提高，故选C.
10．(单选)(2013·赣州高二检测)如图所示是一个基本逻辑电路，是由声控开关、光敏电阻、小灯泡等元件构成的一个自动控制电路．该电路的功能是在白天无论声音多么响，小灯泡都不会亮，在晚上，只要有一定的声音，小灯泡就亮．这种电路现广泛应用于公共楼梯间，该电路虚线框N中使用的是门电路．则下列说法正确的是( )
A．R2为光敏电阻，N为与门电路
B．R2为光敏电阻，N为或门电路
C．R1为光敏电阻，N为或门电路
D．R1为光敏电阻，N为与门电路
解析：选A.由于灯L亮要同时满足光线弱和有声音两个条件，所以N为与门电路；当与门电路N输出为高电平“1”时灯亮，这就要求与门电路N的两输入端同时为高电平，所以当有声音时声控开关N的一个输入端处于高电位，同时另一个光敏开关输入端也要处于高电位，光敏电阻的阻值在光线变弱时增大，所以光敏电阻应是R2，故选A.
二、非选择题(本题共3小题，共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
11．(10分)如图所示．A是浮子，B是金属触头，C为住宅楼房顶上的蓄水池，M是带水泵的电动机，D是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，S1、S2分别为触点开关，S为开关，J为电池．请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置．
(1)连接电路图；
(2)简述其工作原理．(涉及的元件可用字母代替)
解析：(1)连接线路图如图所示(5分)
(2)按图连接好电路，合上开关S，水泵工作，水位升高，当浮子上升使B接触到S1时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁F有磁力，拉下衔铁E，使S2断开，电机动M不工作，停止注水，当水位下降使B与S1脱离，电路停止工作，F无磁性，D拉动E，使S2接通，电动机M工作．(5分)
答案：见解析
12．(14分)如图所示，图甲为热敏电阻的R?t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150 Ω.当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E＝6 V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．
(1)应该把恒温箱内的加热器接在A、B端还是C、D端？
(2)如果要使恒温箱内的温度保持100 ℃，可变电阻R′的值应调节为多少？
解析：(1)根据题意分析可知，应将加热器接在A、B端．
(5分)
(2)由题图甲查出热敏电阻在100 ℃时，电阻值为50 Ω.
(2分)
根据闭合电路欧姆定律可得E＝IR继＋IR＋IR′(2分)
其中E＝6 V，I＝20 mA＝2×10－2A，R＝50 Ω，R继＝150 Ω，代入数据解之得R′＝100 Ω.(5分)
答案：(1)A、B端 (2)100 Ω
13．(16分)一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1个元电荷量，即q＝1.6×10－19 C，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动控制升降电动机的电源的通断等．在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽AB＝1.0×10－2 m、长BC＝4.0×10－2 m、厚h＝1×10－3 m，水平放置在竖直方向上的磁感应强度B＝1.5 T的匀强磁场中，BC方向通有I＝3.0 A的电流，如图所示，沿宽度产生1.0×10－5 V的横向电压．
(1)假定载流子是电子，A、B两端中哪端电势较高？
(2)薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？
解析：(1)根据左手定则可确定A端电势高．(5分)
(2)当霍尔元件内由于载流子有沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而产生横向分运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，霍尔元件横向电压稳定．(2分)
设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速度为v，横向电压为UAB，横向电场强度为E，电场力为
Fe＝E·e＝·e(3分)
洛伦兹力FB＝evB(2分)
平衡时·e＝evB(2分)
得v＝＝6.7×10－4 m/s.(2分)
答案：(1)A (2)6.7×10－4 m/s
