高中物理教科版选修3-2检测：第三章 3. 生活中的传感器--4. 简单的光控和温控电路（选学） Word版含解析
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| 名称 | 高中物理教科版选修3-2检测：第三章 3. 生活中的传感器--4. 简单的光控和温控电路（选学） Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 285.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-10-29 09:58:31 | ||
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3.生活中的传感器
4.简单的光控和温控电路(选学)
基础巩固
1.近年流行的模糊洗衣机,它能自动称量衣重、确定水位、进行洗涤和脱水,其中的传感器有好多种,下列可能没有的是( )
A.水位传感器 B.水温传感器
C.脱水传感器 D.声敏传感器
解析:近年流行的模糊洗衣机中的传感器,大致有以下几类:水位传感器、负载量传感器、水温传感器、布质传感器、洗涤粉传感器、脏污程度传感器、脱水传感器.
答案:D
2.有这样一只音乐茶杯,茶杯平放桌子时,无声无息,提起茶杯,茶杯边播放悦耳的音乐,边闪烁着五彩的光芒.当用书挡住底部时(不与底部接触),音乐停止.音乐茶杯中所用的元件属于哪类传感器( )
A.超声波传感器 B.温度传感器
C.压力传感器 D.光电传感器
答案:D
3.(多选)电冰箱主要由制冷系统和控制系统两大部分组成,在控制系统中,传感器起着非常重要的作用.关于电冰箱中的传感器,下列说法正确的是( )
A.电冰箱中的温控器是由温度传感器控制的
B.电冰箱中的温控器是由湿度传感器控制的
C.电冰箱由温度传感器控制制冷压缩机的启动与停止
D.电冰箱由温度传感器控制除霜温控器的启动与停止
解析:电冰箱中的温度控制系统主要是温度传感器,与湿度无关.
答案:ACD
4.法国和德国的两位科学家发现了“巨磁电阻效应”.基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用.在下列有关其他电阻应用的说法中,错误的是( )
A.热敏电阻可应用于温度测控装置中
B.光敏电阻是一种光电传感器
C.电阻丝可应用于电热设备中
D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
解析:热敏电阻对温度很敏感,光敏电阻对光照很敏感,电阻丝可用于电加热,所以选项A、B、C均正确.交变电流、直流电均可通过电阻,电阻对它们均可产生阻碍作用,所以选项D错误.
答案:D
5.用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是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.电饭煲中控制加热和保温的温控器
解析:电视遥控器是利用红外线遥控的,与红外线报警装置的工作原理相同.
答案:A
6.(多选)如图所示,电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场.在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置.由以上信息可知( )
A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大
C.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小
D.如果用戴了绝缘手套的手触摸屏幕,照样能引起触摸屏动作
解析:电容触摸屏在原理上把人体当成电容器元件的一个极板,把导体层当成另一个极板,故A正确;手指与屏的接触面积越大,即两个极板的正对面积越大,故电容越大,B正确,C错误;如果戴了绝缘手套或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为手与导体层距离较大,不能引起导体层电场的变化,D错误.
答案:AB
7.下图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.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.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:由火灾报警器的工作原理可知,发生火灾时烟雾进入罩内,使光发生散射,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,与传感器相连的电路检测出这种变化,发出警报,选项C对.
答案:C
8.(多选)如图所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯,RG为光敏电阻.“”是具有特殊功能的非门,当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时,输出端Y会突然从高电位跳到低电位,而当输入端A的电压下降到另一个值时,Y会从低电位跳到高电位.在天暗时路灯(发光二极管)会点亮,下列说法正确的是( )
A.天暗时Y处于高电位
B.天暗时Y处于低电位
C.当R1调大时A端的电压降低,灯(发光二极管)点亮
D.当R1调大时A端的电压降低,灯(发光二极管)熄灭
解析:天暗时光敏电阻RG增大,由于R1和RG串联,接在电源两端,RG增大,使RG两端电压增加,A点电位升高,当A点电位高到某一值时,输出端Y突然变为低电位,则二极管LED因正向电压导通而点亮,选项B正确;当R1调大时增加了R1两端电压使A点电位降低,当A端输入电位降到一定程度时,Y突然变为高电位,LED因两端电压减小而熄灭,选项D正确.
答案:BD
能力提升
1.(多选)如图所示的电路图为握力器原理示意图,握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动,握力的大小可通过一定的换算关系由电流表的示数获得.当人紧握握力器时,如果握力越大,下列判断正确的有( )
A.电路中电阻越大 B.电路中电阻越小
C.电路中电流越小 D.电路中电流越大
解析:由题图看出,握力越大,变阻器接入电路的电阻越小,外电路的总电阻越小,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中电流越大,故选项B、D正确,A、C错误.
答案:BD
2.(多选)全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的,当进行排水的程序时,控制铁芯1的线圈通电,使铁芯2运动,从而牵引排水阀的阀门排除污水(如图所示).以下说法正确的是( )
A.若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为N极,B端为S极
B.若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为S极,B端为N极
C.若a、b处输入交变电流,则铁芯2不能被吸入线圈中
D.若a、b处输入交变电流,则铁芯2仍能被吸入线圈中
解析:若输入的控制电流由a流入,由b流出,则螺线管左端为N极,右端为S极;铁芯2被通电螺线管磁化,A端为N极,B端为S极,与铁芯1和线圈相互吸引.若a、b处输入交变电流,铁芯2被磁化,且磁化后的磁性总是与线圈发生相吸作用.所以铁芯2仍能被吸入线圈中.
答案:AD
3.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,在如图甲所示的电路中,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浓度是否超标,有一种氧化锡传感器,其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—浓度曲线如图乙,电压表示数U0与一氧化碳浓度c之间的对应关系正确的是( )
解析:当一氧化碳浓度增大时,传感器的电导增大,电阻R传减小,由闭合电路欧姆定律知,电路中的电流I=ER0+R+R传+r增大,电压表的示数U0=IR0=ER0R0+R+R传+r增大,故C、D错误;由题图知,传感器的电导与浓度成正比,传感器的电阻R传与浓度成反比,但电压表的示数U0与传感器的电阻R传并不成正比关系,所以,电压表示数U0与一氧化碳浓度c之间的关系图线并不是直线,A错,答案为B.
答案:B
4.现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃ 时,系统报警.提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9 Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω),单刀双掷开关一个,导线若干.
在室温下对系统进行调节.已知U约为18 V,Ic约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60 ℃时阻值为650.0 Ω.
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线.
(2)电路中应选用滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”).?
(3)按照下列步骤调节此报警系统:
①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为 Ω;滑动变阻器的滑片应置于 (选填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是 ? .?
②将开关向 (选填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至 .?
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用.
解析:(1)先用电阻箱替代热敏电阻,连接成闭合回路进行调试.电路图连接如答案图所示.
(2)当电路中电流Ic=10 mA时,根据闭合电路欧姆定律有Ic=UR总,解得R总=1 800 Ω,此时热敏电阻的阻值为650 Ω,则滑动变阻器的阻值为1 150 Ω,所以滑动变阻器选R2.
(3)①当热敏电阻阻值小于650 Ω时,报警器就会报警,用电阻箱替代热敏电阻进行调节,应把电阻箱的阻值调到650 Ω.若接通电源后电路中的电流过大(超过20 mA),报警器就会损坏,电流越小越安全,所以为了电路安全,闭合开关前滑片应置于b端.
②用电阻箱替代热敏电阻进行调试,应将开关向c端闭合,开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器报警.
答案:(1)连线如图所示.
(2)R2
(3)①650.0 b 接通电源后,流过报警器的电流会超过20 mA,报警器可能损坏 ②c 报警器开始报警
5.图甲为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线,图乙为用此热敏电阻RT和继电器设计的温控电路,设继电器的线圈电阻为Rx=50 Ω,当继电器线圈中的电流Ic大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸合.左侧电源电动势为6 V,内阻可不计,问温度满足什么条件时,电路右侧的小灯泡会发光?
解析:热敏电阻与继电器串联,若使电流不小于Ic=20 mA
则总电阻不大于R总=EIc=300 Ω
由于R总=RT+Rx,则RT不大于250 Ω
由题图甲可看出,当RT=250 Ω时,温度t=50 ℃,即温度不小于50 ℃.
答案:温度不小于50 ℃时,电路右侧的小灯泡会发光.
4.简单的光控和温控电路(选学)
基础巩固
1.近年流行的模糊洗衣机,它能自动称量衣重、确定水位、进行洗涤和脱水,其中的传感器有好多种,下列可能没有的是( )
A.水位传感器 B.水温传感器
C.脱水传感器 D.声敏传感器
解析:近年流行的模糊洗衣机中的传感器,大致有以下几类:水位传感器、负载量传感器、水温传感器、布质传感器、洗涤粉传感器、脏污程度传感器、脱水传感器.
答案:D
2.有这样一只音乐茶杯,茶杯平放桌子时,无声无息,提起茶杯,茶杯边播放悦耳的音乐,边闪烁着五彩的光芒.当用书挡住底部时(不与底部接触),音乐停止.音乐茶杯中所用的元件属于哪类传感器( )
A.超声波传感器 B.温度传感器
C.压力传感器 D.光电传感器
答案:D
3.(多选)电冰箱主要由制冷系统和控制系统两大部分组成,在控制系统中,传感器起着非常重要的作用.关于电冰箱中的传感器,下列说法正确的是( )
A.电冰箱中的温控器是由温度传感器控制的
B.电冰箱中的温控器是由湿度传感器控制的
C.电冰箱由温度传感器控制制冷压缩机的启动与停止
D.电冰箱由温度传感器控制除霜温控器的启动与停止
解析:电冰箱中的温度控制系统主要是温度传感器,与湿度无关.
答案:ACD
4.法国和德国的两位科学家发现了“巨磁电阻效应”.基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用.在下列有关其他电阻应用的说法中,错误的是( )
A.热敏电阻可应用于温度测控装置中
B.光敏电阻是一种光电传感器
C.电阻丝可应用于电热设备中
D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
解析:热敏电阻对温度很敏感,光敏电阻对光照很敏感,电阻丝可用于电加热,所以选项A、B、C均正确.交变电流、直流电均可通过电阻,电阻对它们均可产生阻碍作用,所以选项D错误.
答案:D
5.用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是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.电饭煲中控制加热和保温的温控器
解析:电视遥控器是利用红外线遥控的,与红外线报警装置的工作原理相同.
答案:A
6.(多选)如图所示,电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场.在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置.由以上信息可知( )
A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大
C.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小
D.如果用戴了绝缘手套的手触摸屏幕,照样能引起触摸屏动作
解析:电容触摸屏在原理上把人体当成电容器元件的一个极板,把导体层当成另一个极板,故A正确;手指与屏的接触面积越大,即两个极板的正对面积越大,故电容越大,B正确,C错误;如果戴了绝缘手套或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为手与导体层距离较大,不能引起导体层电场的变化,D错误.
答案:AB
7.下图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.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.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:由火灾报警器的工作原理可知,发生火灾时烟雾进入罩内,使光发生散射,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,与传感器相连的电路检测出这种变化,发出警报,选项C对.
答案:C
8.(多选)如图所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯,RG为光敏电阻.“”是具有特殊功能的非门,当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时,输出端Y会突然从高电位跳到低电位,而当输入端A的电压下降到另一个值时,Y会从低电位跳到高电位.在天暗时路灯(发光二极管)会点亮,下列说法正确的是( )
A.天暗时Y处于高电位
B.天暗时Y处于低电位
C.当R1调大时A端的电压降低,灯(发光二极管)点亮
D.当R1调大时A端的电压降低,灯(发光二极管)熄灭
解析:天暗时光敏电阻RG增大,由于R1和RG串联,接在电源两端,RG增大,使RG两端电压增加,A点电位升高,当A点电位高到某一值时,输出端Y突然变为低电位,则二极管LED因正向电压导通而点亮,选项B正确;当R1调大时增加了R1两端电压使A点电位降低,当A端输入电位降到一定程度时,Y突然变为高电位,LED因两端电压减小而熄灭,选项D正确.
答案:BD
能力提升
1.(多选)如图所示的电路图为握力器原理示意图,握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动,握力的大小可通过一定的换算关系由电流表的示数获得.当人紧握握力器时,如果握力越大,下列判断正确的有( )
A.电路中电阻越大 B.电路中电阻越小
C.电路中电流越小 D.电路中电流越大
解析:由题图看出,握力越大,变阻器接入电路的电阻越小,外电路的总电阻越小,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中电流越大,故选项B、D正确,A、C错误.
答案:BD
2.(多选)全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的,当进行排水的程序时,控制铁芯1的线圈通电,使铁芯2运动,从而牵引排水阀的阀门排除污水(如图所示).以下说法正确的是( )
A.若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为N极,B端为S极
B.若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为S极,B端为N极
C.若a、b处输入交变电流,则铁芯2不能被吸入线圈中
D.若a、b处输入交变电流,则铁芯2仍能被吸入线圈中
解析:若输入的控制电流由a流入,由b流出,则螺线管左端为N极,右端为S极;铁芯2被通电螺线管磁化,A端为N极,B端为S极,与铁芯1和线圈相互吸引.若a、b处输入交变电流,铁芯2被磁化,且磁化后的磁性总是与线圈发生相吸作用.所以铁芯2仍能被吸入线圈中.
答案:AD
3.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,在如图甲所示的电路中,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浓度是否超标,有一种氧化锡传感器,其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—浓度曲线如图乙,电压表示数U0与一氧化碳浓度c之间的对应关系正确的是( )
解析:当一氧化碳浓度增大时,传感器的电导增大,电阻R传减小,由闭合电路欧姆定律知,电路中的电流I=ER0+R+R传+r增大,电压表的示数U0=IR0=ER0R0+R+R传+r增大,故C、D错误;由题图知,传感器的电导与浓度成正比,传感器的电阻R传与浓度成反比,但电压表的示数U0与传感器的电阻R传并不成正比关系,所以,电压表示数U0与一氧化碳浓度c之间的关系图线并不是直线,A错,答案为B.
答案:B
4.现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃ 时,系统报警.提供的器材有:热敏电阻,报警器(内阻很小,流过的电流超过Ic时就会报警),电阻箱(最大阻值为999.9 Ω),直流电源(输出电压为U,内阻不计),滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω),单刀双掷开关一个,导线若干.
在室温下对系统进行调节.已知U约为18 V,Ic约为10 mA;流过报警器的电流超过20 mA时,报警器可能损坏;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60 ℃时阻值为650.0 Ω.
(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线.
(2)电路中应选用滑动变阻器 (选填“R1”或“R2”).?
(3)按照下列步骤调节此报警系统:
①电路接通前,需将电阻箱调到一固定的阻值,根据实验要求,这一阻值为 Ω;滑动变阻器的滑片应置于 (选填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是 ? .?
②将开关向 (选填“c”或“d”)端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片,直至 .?
(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合,报警系统即可正常使用.
解析:(1)先用电阻箱替代热敏电阻,连接成闭合回路进行调试.电路图连接如答案图所示.
(2)当电路中电流Ic=10 mA时,根据闭合电路欧姆定律有Ic=UR总,解得R总=1 800 Ω,此时热敏电阻的阻值为650 Ω,则滑动变阻器的阻值为1 150 Ω,所以滑动变阻器选R2.
(3)①当热敏电阻阻值小于650 Ω时,报警器就会报警,用电阻箱替代热敏电阻进行调节,应把电阻箱的阻值调到650 Ω.若接通电源后电路中的电流过大(超过20 mA),报警器就会损坏,电流越小越安全,所以为了电路安全,闭合开关前滑片应置于b端.
②用电阻箱替代热敏电阻进行调试,应将开关向c端闭合,开关闭合后要减小电路中的电阻直至报警器报警.
答案:(1)连线如图所示.
(2)R2
(3)①650.0 b 接通电源后,流过报警器的电流会超过20 mA,报警器可能损坏 ②c 报警器开始报警
5.图甲为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线,图乙为用此热敏电阻RT和继电器设计的温控电路,设继电器的线圈电阻为Rx=50 Ω,当继电器线圈中的电流Ic大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸合.左侧电源电动势为6 V,内阻可不计,问温度满足什么条件时,电路右侧的小灯泡会发光?
解析:热敏电阻与继电器串联,若使电流不小于Ic=20 mA
则总电阻不大于R总=EIc=300 Ω
由于R总=RT+Rx,则RT不大于250 Ω
由题图甲可看出,当RT=250 Ω时,温度t=50 ℃,即温度不小于50 ℃.
答案:温度不小于50 ℃时,电路右侧的小灯泡会发光.