第三章 传感器节末小结
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节末小结
知识梳理
1．传感器的原理
2．传感器应用的基本模式
学法点拨
1．本章学习方法概述
本章内容主要是在介绍传感器基本原理的基础上，重点介绍了常见的几种传感器的实例。介绍性和实用性是本章内容的显著特点。这些知识和其他章节的物理知识不同的是，没有太多的物理概念和物理规律，更没有繁琐的物理计算。但是，所涉及到的原理和实例中却包含了许多常用的物理量，如电阻、电压、温度、力等。因此，传感器的知识是建立在以前所学物理知识基础上的实际应用。
在学习本章内容时，应该注意以下几个方面的问题。
①要充分重视对传感器原理的理解。这是学好传感器应用实例的基础。不仅要知道传感器的作用，而且要理解像电容式传感器、霍尔元件以及温度传感器等将非电学量转换为电学量的基本原理，其实这些原理并不是很难，所用到的知识都是我们以前所学习过的。因此，通过本章学习，不仅是对传感器知识的了解，也是对以前所学知识的巩固。
②通过习题练习文字的表达能力。本章中有许多的习题都是要求说明道理的，需要用文字表述出来的。因此要认真对待这类的习题，训练自己的文字表达能力，这对于学习物理是十分必要的。
③要争取多动手实践。由于本章教学内容具有突出的实用性，因此只有通过亲自动手试一试，才会对传感器有更加深刻的理解和认识。同时，实际动手操作也是学好物理的一个重要因素。
④充分利用学习资源。在我们的日常生活中，很难有机会真正接触到实际的传感器以及有关的电路，所以要尽量利用一些其他的资源使我们对传感器了解的更多一些。如可以通过网络资源查阅一些有关的知识，或向内行的人请教等等。
2．典型例题分析
【例1】青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构如图所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.
(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图．
光敏电阻R1，符号
灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号
保护电阻R2，符号
电磁开关，符号
蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干．
(2)回答下列问题：
①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为________ V，保
护电阻R2的阻值范围为________ Ω.
②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接
线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合
本题中电磁开关内部结构图说明．
答：___________________________________________________________.
③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子．
答：_________________________________________________________.
解析：电磁继电器分为控制电路和工作电路两部分．根据光敏电阻的特性，可知光敏电阻应串联在控制电路中，为了保护励磁线圈，保护电阻也应该串联在控制电路中．灯泡连入工作电路．因为励磁线圈允许的最大电流Im＝0.1 A，所以励磁线圈两端允许的最大电压Um＝ImR＝20 V；保护电阻的最小值
答案：(1)如图所示
(2)①20 160～520
②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间
接通；不吸合时，3、4之间断开
③电磁起重机
【例2】传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图10－3－5中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，取g＝10 m/s2.
请回答：
压力F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 ……
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 ……
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A处．
(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的体重是________ kg.
解析：本题是传感器的应用问题，考查学生的实验与探究能力．
(1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R＝300 Ω，
Ω＝240 Ω，对应表格中，这个人的质量为50 kg.
答案：(1)1.6×10－2 (2)50
章节检测
一．选择题
1．传感器担负着信息采集的任务，它常常是
A．将力学量(如形变量)转变成电学量 B．将热学量转变成电学量
C．将光学量转变成电学量 D．将电学量转变成力学量
解析：传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B、C对、选项D错．
答案：ABC
2．下面哪些技术涉及到传感器的应用
A．宾馆的自动门 B．工厂、电站的静电除尘
C．家用电饭煲的跳闸和保温 D．声控开关
解析：宾馆的自动门采用了光电传感器，故选项A对；家用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器，故选项C对；声控开关采用了声电传感器，故选项D对．
答案：ACD
3．在街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的
A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．三种特性都利用
解析：街旁的路灯和江海里的航标，都是利用了半导体的光敏性，夜晚电阻大，白天电阻小，控制了电路的通断．
答案：B
4.如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时
A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
解析：当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故C项正确．
答案：ABC
5．吉他以其独特的魅力吸引了众多音乐爱好者，电吉他与普通吉他不同的地方是它的每一根琴弦下面安装了一种叫做“拾音器”的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能播出优美音乐声．如图是拾音器的结构示意图，多匝线圈置于永久磁铁与钢制的琴弦(电吉他不能使用尼龙弦)之间，当弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流．关于感应电流，以下说法正确的是
A．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是恒定的
B．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化，方向不变
C．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变．方向变化
D．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化
答案：D
6．如图所示将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关至于欧姆挡，用光照光敏电阻时，表针的偏角为θ；先用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ１，则可判断：
Ａ．θ１ ＝θ Ｂ．θ１＜θ Ｃ．θ１＞θ Ｄ．不能确定
解析：光敏电阻的阻值随光照增强而减小，由于多用电表电阻档的零刻度在表盘的右端，故选B
答案：Ｂ
7．演示位移传感器的工作原理如图所示，物体Ｍ在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆Ｐ，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x假设电压表是理想的，则下列说法正确的是：
Ａ．物体Ｍ运动时，电源内的电流会发生变化
Ｂ．物体Ｍ运动时，电压表的示数会发生变化
Ｃ．物体Ｍ运动时，电路中没有电流
Ｄ．物体Ｍ不动时，电压表没有示数
解析：不管滑片怎么移动，滑动变阻器的电阻总是全部接入电路，则电路电流不会发生变化，随着物块M的移动，电压表两端间的电阻发生变化，则电压表示数变化。
答案：B
8．如图所示为一测定液面高低的传感示意图，Ａ为固定的导体芯，Ｂ为导体芯外面的一层绝缘物质，Ｃ为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同．如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度ｈ变化为
Ａ．ｈ正在增大 Ｂ．ｈ正在减小
Ｃ．ｈ不变 Ｄ．无法确定
解析：电流表的指针向右偏转，电流方向向右，表示电容器在放电，，由于电容器两端的电压没有发生变化，则电容在减小，液面在下降。
答案：B
二．填空题
9．如图所示，
⑴图a是 的电容式传感器，原理是改变 从而改变电容；
⑵图b是 的电容式传感器，原理是改变 从而改变电容；
⑶图c是 的电容式传感器，原理是改变 从而改变电容；
⑷图d是 的电容式传感器，原理是改变 从而改变电容。
答案：（1）角位移型，正对面积；（2）柱面线位移型，正对面积；
（3）极距变化型，极板间距离；（4）介质变化型，极板间的电介质
10．如图6－23所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由光源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。
图6－23
(1)示意图中，a端就是电源的______极；
(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
解析：光电管A为阳极接电源正极，K为阴极接电源负极；则电源a正极，b负极。电磁铁表面绕有线圈，通有电流产生磁场，使电磁铁磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，光电管K极没有电子放出，电路中没有电流，电磁铁没有磁性，衔铁被弹簧拉回。
答案：(1)正；(2)阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M 。
11．如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断开。S2是一个自动控温开关，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＝500Ω，计算加热电阻丝R3＝50Ω，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？
分析与解答：（1）R1、、R2起的作用是限流，防止指示灯因电流过大而烧毁，S2是自动控温开关，当温度低于70℃时自动闭合，当温度高于70℃—80℃时又自动断开，使电饭煲处于保温状态，由于R3的功率较大，因此R2﹥R3，由于开关S1必须当温度达到103℃时才自动断开，而水的沸点只有100℃，所以用电饭煲烧水时，直到水被烧干后S1才会断开
（2）加热时电饭煲消耗的电功率P1=U2／R并，保温时电饭煲消耗的电功率为P2= U2／（R1﹢R并），R并＝R2R3／（R2﹢R3）＝500×50／（500﹢50）＝500／11Ω
从而有p1／p2＝（R1﹢R并）／R并＝（500﹢500／11）÷（500／11）＝12／1
（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，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。
12．角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图所示，当系统OO１转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源．已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为Ｌo，电源电动势为Ｅ，内阻不计．滑动变阻器总长为Ｌ，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动触头Ｐ在中点，与固定接头Ｑ正对，当系统以角速度ω转动时，求：
（1） 弹簧形变量ｘ与ω的关系式；
（2）电压表的示数Ｕ与角速度ω的函数关系．
分析与解答：当系统绕OO1转动时,A在光滑杆上发生滑动,使弹簧发生形变,触头P也随之而移动．
（1） 由牛顿第二定律，Ｆ＝ｍω2R，R=Lo＋ｘ，
即kx=ｍω2(Lo＋ｘ)，
ｘ＝ｍω2Lo/(k-ｍω2).
（２）电压表的示数Ｕ＝E=ｍω2LoE／L(k-ｍω2)
13．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（单位时间内通过管内横截面流体的体积）.为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中ａ、ｂ、ｃ．流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为Ｂ的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下面表面分别与一串接了电阻Ｒ的电流表两端连接，Ｉ表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻。试论述说明流量Ｑ＝
分析与解答：设管中流体的流速为ｖ，则在△t时间内流体在管中向前移动的距离为ｖ△t,这样如图画线的流体在△t时间内都将流过横截面,设此横截面的面积为S,则画线的流体体积
△V=Sｖ△t，除以时间△t，则得到流体在该管中流量为Ｑ＝△V／△t＝Sｖ．对于题干所给的流量计，横截面积S＝bc，故流过流量计的流量Ｑ＝vbc，对于给定的流量计，ｂ与ｃ是常量，可见测流量实质上是测流速．流量计的上．下两面产生感应电动势Ｅ＝vBc,其中B是垂直于流量计前后两面的匀强磁场的磁感应强度,c是流过流量计流体的厚度,v是可导电流体在流量计中的流速.如图所示电路,电阻包括外接的电阻R和导电流体的电阻r=ρ.这样根据欧姆定律,得到闭合电路中的电流等于I=
由此就得到可导电流体在流量计中流速为 v=(R+)
于是就得到流过流量计的流量 Q=vbc=)
14．如图所示，电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温，又不会把饭烧焦的家用电器．它的电路由控制部分ＡＢ和工作部分ＢＣ组成．Ｋ1时限温开关，手动闭合，当温度达到103o时自动断开,不能自动闭合. Ｋ2是自动开关，当温度超过80o时自动断开,温度低于70o时自动闭合．R2是限流电阻，阻值2140，Ｒ1是工作电阻，阻值６0．锅中放好适量的米和水，插电源（220V，50Hz）,手动闭合Ｋ1后，电饭锅就能自动煮好米饭并保温．试问：
（！）加热过程电饭锅消耗的电功率Ｐ1是多大？电饭锅消耗的电功率Ｐ２是多大？
（２）插上电源后没有手动闭合Ｋ1，能煮熟饭吗？为什么？
分析与解答：
（１）加热过程中，R2被短路，只有R1接入电路，此时电路中消耗的电功率为：
Ｐ1==807W，
Ｋ1＼Ｋ2都断开时，R1和R2串联接入电路，其电功率为：
Ｐ2==22W
（２）若Ｋ1未闭合,开始K2总是闭合的,R2被短路,功率为Ｐ1，当温度上升到８0o时，K2自动断开，功率降为Ｐ2，温度降低到７0o，K2自动闭合……温度只能在７0o－８0o之间变化，不能煮熟饭
线圈
引线（与扩音器相连）
磁铁
琴弦
R1
R2
R3
S1
S2
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节末小结
知识梳理
1．传感器的原理
2．传感器应用的基本模式
学法点拨
1．本章学习方法概述
本章内容主要是在介绍传感器基本原理的基础上，重点介绍了常见的几种传感器的实例。介绍性和实用性是本章内容的显著特点。这些知识和其他章节的物理知识不同的是，没有太多的物理概念和物理规律，更没有繁琐的物理计算。但是，所涉及到的原理和实例中却包含了许多常用的物理量，如电阻、电压、温度、力等。因此，传感器的知识是建立在以前所学物理知识基础上的实际应用。
在学习本章内容时，应该注意以下几个方面的问题。
①要充分重视对传感器原理的理解。这是学好传感器应用实例的基础。不仅要知道传感器的作用，而且要理解像电容式传感器、霍尔元件以及温度传感器等将非电学量转换为电学量的基本原理，其实这些原理并不是很难，所用到的知识都是我们以前所学习过的。因此，通过本章学习，不仅是对传感器知识的了解，也是对以前所学知识的巩固。
②通过习题练习文字的表达能力。本章中有许多的习题都是要求说明道理的，需要用文字表述出来的。因此要认真对待这类的习题，训练自己的文字表达能力，这对于学习物理是十分必要的。
③要争取多动手实践。由于本章教学内容具有突出的实用性，因此只有通过亲自动手试一试，才会对传感器有更加深刻的理解和认识。同时，实际动手操作也是学好物理的一个重要因素。
④充分利用学习资源。在我们的日常生活中，很难有机会真正接触到实际的传感器以及有关的电路，所以要尽量利用一些其他的资源使我们对传感器了解的更多一些。如可以通过网络资源查阅一些有关的知识，或向内行的人请教等等。
2．典型例题分析
【例1】青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构如图所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.
(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图．
光敏电阻R1，符号
灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号
保护电阻R2，符号
电磁开关，符号
蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干．
(2)回答下列问题：
①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为________ V，保
护电阻R2的阻值范围为________ Ω.
②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接
线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合
本题中电磁开关内部结构图说明．
答：___________________________________________________________.
③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子．
答：_________________________________________________________.
解析：电磁继电器分为控制电路和工作电路两部分．根据光敏电阻的特性，可知光敏电阻应串联在控制电路中，为了保护励磁线圈，保护电阻也应该串联在控制电路中．灯泡连入工作电路．因为励磁线圈允许的最大电流Im＝0.1 A，所以励磁线圈两端允许的最大电压Um＝ImR＝20 V；保护电阻的最小值
答案：(1)如图所示
(2)①20 160～520
②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间
接通；不吸合时，3、4之间断开
③电磁起重机
【例2】传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图10－3－5中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，取g＝10 m/s2.
请回答：
压力F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 ……
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 ……
(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A处．
(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，这个人的体重是________ kg.
解析：本题是传感器的应用问题，考查学生的实验与探究能力．
(1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R＝300 Ω，
Ω＝240 Ω，对应表格中，这个人的质量为50 kg.
答案：(1)1.6×10－2 (2)50
章节检测
一．选择题
1．传感器担负着信息采集的任务，它常常是
A．将力学量(如形变量)转变成电学量 B．将热学量转变成电学量
C．将光学量转变成电学量 D．将电学量转变成力学量
解析：传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B、C对、选项D错．
答案：ABC
2．下面哪些技术涉及到传感器的应用
A．宾馆的自动门 B．工厂、电站的静电除尘
C．家用电饭煲的跳闸和保温 D．声控开关
解析：宾馆的自动门采用了光电传感器，故选项A对；家用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器，故选项C对；声控开关采用了声电传感器，故选项D对．
答案：ACD
3．在街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的
A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．三种特性都利用
解析：街旁的路灯和江海里的航标，都是利用了半导体的光敏性，夜晚电阻大，白天电阻小，控制了电路的通断．
答案：B
4.如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时
A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
解析：当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，故C项正确．
答案：ABC
5．吉他以其独特的魅力吸引了众多音乐爱好者，电吉他与普通吉他不同的地方是它的每一根琴弦下面安装了一种叫做“拾音器”的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能播出优美音乐声．如图是拾音器的结构示意图，多匝线圈置于永久磁铁与钢制的琴弦(电吉他不能使用尼龙弦)之间，当弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流．关于感应电流，以下说法正确的是
A．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是恒定的
B．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化，方向不变
C．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变．方向变化
D．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化
答案：D
6．如图所示将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关至于欧姆挡，用光照光敏电阻时，表针的偏角为θ；先用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ１，则可判断：
Ａ．θ１ ＝θ Ｂ．θ１＜θ Ｃ．θ１＞θ Ｄ．不能确定
解析：光敏电阻的阻值随光照增强而减小，由于多用电表电阻档的零刻度在表盘的右端，故选B
答案：Ｂ
7．演示位移传感器的工作原理如图所示，物体Ｍ在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆Ｐ，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x假设电压表是理想的，则下列说法正确的是：
Ａ．物体Ｍ运动时，电源内的电流会发生变化
Ｂ．物体Ｍ运动时，电压表的示数会发生变化
Ｃ．物体Ｍ运动时，电路中没有电流
Ｄ．物体Ｍ不动时，电压表没有示数
解析：不管滑片怎么移动，滑动变阻器的电阻总是全部接入电路，则电路电流不会发生变化，随着物块M的移动，电压表两端间的电阻发生变化，则电压表示数变化。
答案：B
8．如图所示为一测定液面高低的传感示意图，Ａ为固定的导体芯，Ｂ为导体芯外面的一层绝缘物质，Ｃ为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同．如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度ｈ变化为
Ａ．ｈ正在增大 Ｂ．ｈ正在减小
Ｃ．ｈ不变 Ｄ．无法确定
解析：电流表的指针向右偏转，电流方向向右，表示电容器在放电，，由于电容器两端的电压没有发生变化，则电容在减小，液面在下降。
答案：B
二．填空题
9．如图所示，
⑴图a是 的电容式传感器，原理是改变 从而改变电容；
⑵图b是 的电容式传感器，原理是改变 从而改变电容；
⑶图c是 的电容式传感器，原理是改变 从而改变电容；
⑷图d是 的电容式传感器，原理是改变 从而改变电容。
答案：（1）角位移型，正对面积；（2）柱面线位移型，正对面积；
（3）极距变化型，极板间距离；（4）介质变化型，极板间的电介质
10．如图6－23所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由光源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。
图6－23
(1)示意图中，a端就是电源的______极；
(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
解析：光电管A为阳极接电源正极，K为阴极接电源负极；则电源a正极，b负极。电磁铁表面绕有线圈，通有电流产生磁场，使电磁铁磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，光电管K极没有电子放出，电路中没有电流，电磁铁没有磁性，衔铁被弹簧拉回。
答案：(1)正；(2)阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M 。
11．如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断开。S2是一个自动控温开关，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＝500Ω，计算加热电阻丝R3＝50Ω，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？
分析与解答：（1）R1、、R2起的作用是限流，防止指示灯因电流过大而烧毁，S2是自动控温开关，当温度低于70℃时自动闭合，当温度高于70℃—80℃时又自动断开，使电饭煲处于保温状态，由于R3的功率较大，因此R2﹥R3，由于开关S1必须当温度达到103℃时才自动断开，而水的沸点只有100℃，所以用电饭煲烧水时，直到水被烧干后S1才会断开
（2）加热时电饭煲消耗的电功率P1=U2／R并，保温时电饭煲消耗的电功率为P2= U2／（R1﹢R并），R并＝R2R3／（R2﹢R3）＝500×50／（500﹢50）＝500／11Ω
从而有p1／p2＝（R1﹢R并）／R并＝（500﹢500／11）÷（500／11）＝12／1
（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，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。
12．角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图所示，当系统OO１转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源．已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为Ｌo，电源电动势为Ｅ，内阻不计．滑动变阻器总长为Ｌ，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动触头Ｐ在中点，与固定接头Ｑ正对，当系统以角速度ω转动时，求：
（1） 弹簧形变量ｘ与ω的关系式；
（2）电压表的示数Ｕ与角速度ω的函数关系．
分析与解答：当系统绕OO1转动时,A在光滑杆上发生滑动,使弹簧发生形变,触头P也随之而移动．
（1） 由牛顿第二定律，Ｆ＝ｍω2R，R=Lo＋ｘ，
即kx=ｍω2(Lo＋ｘ)，
ｘ＝ｍω2Lo/(k-ｍω2).
（２）电压表的示数Ｕ＝E=ｍω2LoE／L(k-ｍω2)
13．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（单位时间内通过管内横截面流体的体积）.为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中ａ、ｂ、ｃ．流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为Ｂ的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下面表面分别与一串接了电阻Ｒ的电流表两端连接，Ｉ表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻。试论述说明流量Ｑ＝
分析与解答：设管中流体的流速为ｖ，则在△t时间内流体在管中向前移动的距离为ｖ△t,这样如图画线的流体在△t时间内都将流过横截面,设此横截面的面积为S,则画线的流体体积
△V=Sｖ△t，除以时间△t，则得到流体在该管中流量为Ｑ＝△V／△t＝Sｖ．对于题干所给的流量计，横截面积S＝bc，故流过流量计的流量Ｑ＝vbc，对于给定的流量计，ｂ与ｃ是常量，可见测流量实质上是测流速．流量计的上．下两面产生感应电动势Ｅ＝vBc,其中B是垂直于流量计前后两面的匀强磁场的磁感应强度,c是流过流量计流体的厚度,v是可导电流体在流量计中的流速.如图所示电路,电阻包括外接的电阻R和导电流体的电阻r=ρ.这样根据欧姆定律,得到闭合电路中的电流等于I=
由此就得到可导电流体在流量计中流速为 v=(R+)
于是就得到流过流量计的流量 Q=vbc=)
14．如图所示，电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温，又不会把饭烧焦的家用电器．它的电路由控制部分ＡＢ和工作部分ＢＣ组成．Ｋ1时限温开关，手动闭合，当温度达到103o时自动断开,不能自动闭合. Ｋ2是自动开关，当温度超过80o时自动断开,温度低于70o时自动闭合．R2是限流电阻，阻值2140，Ｒ1是工作电阻，阻值６0．锅中放好适量的米和水，插电源（220V，50Hz）,手动闭合Ｋ1后，电饭锅就能自动煮好米饭并保温．试问：
（！）加热过程电饭锅消耗的电功率Ｐ1是多大？电饭锅消耗的电功率Ｐ２是多大？
（２）插上电源后没有手动闭合Ｋ1，能煮熟饭吗？为什么？
分析与解答：
（１）加热过程中，R2被短路，只有R1接入电路，此时电路中消耗的电功率为：
Ｐ1==807W，
Ｋ1＼Ｋ2都断开时，R1和R2串联接入电路，其电功率为：
Ｐ2==22W
（２）若Ｋ1未闭合,开始K2总是闭合的,R2被短路,功率为Ｐ1，当温度上升到８0o时，K2自动断开，功率降为Ｐ2，温度降低到７0o，K2自动闭合……温度只能在７0o－８0o之间变化，不能煮熟饭
线圈
引线（与扩音器相连）
磁铁
琴弦
R1
R2
R3
S1
S2
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