2019-2020学年教科版选修3-2 3.3生活中的传感器达标作业（解析版)

3.3生活中的传感器
达标作业（解析版)
1．在生活中，许多地方都应用了传感器，像路灯的自动控制就要用到（?? ）
A．位移传感器????
B．光传感器????????????????????????
C．温度传感器????????????????????????
D．压力传感器
2．热敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻值随着温度的升高将按指数规律迅速减小．如图所示的电路图是一个应用“非”门构成的一个简易火警报警电路，则图中X框，Y框中应是（　　）
A．X为热敏电阻，Y为定值电阻
B．X为热敏电阻，Y为开关
C．X为定值电阻，Y为热敏电阻
D．X和Y均为热敏电阻
3．某同学按如图1所示连接电路，利用电流传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，如图2所示。定值电阻R已知，且从图中可读出最大放电电流I0，以及图线与坐标轴围成的面积S，但电源电动势、内电阻、电容器的电容均未知，根据题目所给的信息，下列物理量不能求出的是（ ）
A．电容器放出的总电荷量 B．电阻R两端的最大电压
C．电容器的电容 D．电源的内电阻
4．在探究超重和失重的规律时，某体重为G的同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作.传感器和计算机相连，经计算机处理后得到的压力随时间t变化的图像可能是图中的（）
A．
B．
C．
D．
5．如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表G就能显示人的体重，踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表G实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R＝a－kG(a、k是常量，G和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是
A．传感器R不是力电传感器
B．如果要增加电子秤的量程，滑动变阻R′接入电路中的电阻应调大
C．如果要增加电子秤的灵敏度，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的零刻度处
6．下列关于传感器的说法中正确的是( 　　)
A．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
B．干簧管是一种能够感知电场的传感器
C．电子秤应用的是光传感器
D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
7．下列说法中不正确的是（　 　）
A．传感器担负着信息采集的任务，是力、温度、光、声、化学成分转化为电信号的主要工具
B．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
C．干簧管是一种磁敏感元件
D．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，这种传感器的作用是控制电路的通断
8．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是
A．非电信息→敏感元件→处理电路→电信息
B．电信息→处理电路→敏感元件→非电信息
C．非电信息→敏感元件→电信息→处理电路
D．非电信息→处理电路→敏感元件→电信息
9．如图是温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计。则下列说法正确的是(　　)
A．温度低于警戒温度时，电铃报警
B．温度高于警戒温度时，电铃报警
C．温度低于警戒温度时，电铃控制电路处于通路状态指示灯亮
D．温度高于警戒温度时，电铃控制电路处于通路状态指示灯亮
10．下列关于传感器说法中正确的是（ 　）
A．热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏
B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号
C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断
D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
11．如图是某种电饭锅的结构图，图所示的装置都安装在内胆（盛米和水的金属锅）的下方。用一块感温铁氧体作为温度传感器，靠弹簧使它紧贴锅底. 感温铁氧体的特点是常温下具有铁磁性，能够被磁化；但是温度上升到103℃时，就失去铁磁性，不能被磁化了.不加热时，由于永磁体自重的作用使杠杆系统处于图示状态，电热板电路的触点断开.请回答：
（1）对于如下的操作：①烧开水；②做米饭；③煲汤；其中哪种情况可以在做好后自动断电，哪种情况在做好后不能自动断电？
（2）简单说明做出上述判断的理由和该系统自动断电的动作过程.
12．有一种测量压力的电子秤，其原理如下图所示．E是内阻不计、电动势为6V的电源．R0是一个阻值为400Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计．
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
．．．．．．
电阻R/Ω
300
280
260
240
220
200
180
．．．．．．
（1）在坐标系中画出电阻R随压力F变化的图线，并归纳出电值R随压力F变化的函数关系式；
（2）写出压力随电流变化的关系式，说明该测力显示器的刻度是否均匀；
（3）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的量程是多少牛顿．
13．如图所示是小明设计的一种自动测定水箱内水位的装置，R是一种滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低，从图中可知：水位表是由________改装而成．当水面上升时，滑片________（填向上移动或者向下移动），滑动变阻器连入电路电阻________，电流________，水量表示数________．
14．某同学学习传感器后，用电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关、导线等仪器设计了一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警．电路如图所示，图中仪器还不完整，请完成以下问题：
（1）图中的甲还需要放入的元件是_；
A．?二极管????????????????????????????????????????????????????????????????B．?光敏电阻
C．?NTC热敏电阻（阻值随温度升高而减小）???????????D．?PTC热敏电阻（阻值随温度升高而增大）
（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点．要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器的滑动头往___移动一点．
参考答案
1．B
【解析】
灯要求夜晚亮、白天熄．则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性，即为光电传感器，故B正确，ACD错误．故选B.
点睛：热敏电阻是当温度变化时，导致电阻的阻值发生变化；而光敏电阻则是当有光时，其电阻的阻值发生变化．当它们起作用时，其电阻的阻值都是变小，而金属电阻则是变大．
2．C
【解析】由图可知，D点接地，电势为0．当温度较低时，由于Y的电阻非常大，A点的电势接近5V，非门的输入端为高电势，因此非门的输出端为低电势，蜂呜器两端没有电压，蜂鸣器不报警．当火警发生时，温度升高导致Y的阻值变得很小，从而使输入端A点的电势接近0，非门输出端为高电势，这样蜂鸣器两端获得一个能发声的工作电压，蜂鸣器就会发出声音报警．所以Y为热敏电阻，X为定值电阻，用来调节报警器的灵敏度．故C正确；故选C.
点睛：该题考查热敏电阻的特点与常见的逻辑电路，这部分内容相对比较抽象，理解三种逻辑电路的基本逻辑关系是重点．
3．D
【解析】
【详解】
A.根据可知图像与两坐标轴围成的面积表示电容器放出的总电荷量，即，故选项A可求；
B.电阻两端的最大电压即为电容器刚开始放电的时候，则最大电压，故选项B可求；
C.根据可知电容器的电容为，故选项C可求；
D.电源的内电阻在右面的充电电路中，根据题意只知道电源的电动势等于电容器充满电两板间的电压，也就是刚开始放电时的电压，即，但内电阻没法求出，故选项D不可求。
4．D
【解析】
【详解】
该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作的过程中，先向下加速，后向下减速，其加速度先向下后向上，即先失重后超重，选项D正确.；ABC错
故选D
5．B
【解析】
【分析】
根据闭合电路欧姆定律列式得到电流的表达式和量程的表达式进行讨论即可．
【详解】
A．是将压力信号转换成电信号的传感器，即力电传感器，故A错误；
B．根据电流表电流：
可得在量程范围内，称量的人体重G越大，则电流表电流变大．则电流表满偏时，人的体重最大，即电子秤的量程为：
因此变阻器接入电路中的电阻调大，可以测量的人的最大体重增大，故B正确；
C．如果要增加电子秤的灵敏度，需要仪表的范围变大，根据：
滑动变阻器接入电路中的电阻调小，G变化，I变化更大，测试更灵敏．故C错误；
D．根据上述推导方程可知：当重力为零时，电流最小，但不为零，故D错误．
【点睛】
本题关键是明确电子秤的工作原理，然后结合闭合电路欧姆定律和电阻随人的体重变化的函数关系式列式分析．
6．D
【解析】
【详解】
霍尔元件能够把磁学量转换为电学量．故A错误．干簧管是一种能够感知磁场的传感器．故B错误．电子称应用的是压力传感器．故C错误．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制．故D正确．故选D．
7．B
【解析】
【分析】
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成．然后结合各种传感器的特点与用途解答即可。
【详解】
传感器担负着信息采集的任务，是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具。故A说法正确；干簧管是一种磁敏感元件，能够将此信号转化为电信号，故C说法正确；话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声音信号转换为电信号，故B说法错误；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。故D说法正确。所以选B。
【点睛】
传感器能满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
8．A
【解析】
【详解】
传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，工作处理的一般流程是：先由非电学量，比如：光信号、压力信号等，通过敏感元件后，由电路处理，变为电信号，从而得以工作，A正确BCD错误。
9．BC
【解析】
【详解】
CD.当温度低于警戒温度时，控制电路处于开路状态，电磁铁线圈没有电流通过，电磁铁没有磁性。此时指示灯通过常闭触点与工作电源接通，指示灯亮，选项C正确，D错误；
AB.温度升高，水银面上升，因水银是导体，当温度上升到金属丝下端所指温度时，控制电路被接通，电磁铁线圈就有电流通过，电磁铁产生磁性吸引衔铁，使触点开关闭合，工作电路形成回路，电铃就响起来，发出报警信号，选项A错误，B正确。
10．BCD
【解析】
【详解】
A. 热敏电阻是由半导体材料制成的，对温度感知灵敏，选项A错误；
B. 电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号，选项B正确；
C. 电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断，选项C正确；
D. 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，选项D正确。
11．（1）做米饭在做好后可以自动断电，烧开水和煲汤都不能自动断电.
（2）向下压按钮，永磁体上升与感温铁氧体吸住，同时触点接通使电热板发热. 米饭煮熟水烧干后温度可以升到103℃，使得感温铁氧体失去铁磁性，永磁体因重力作用下落，杠杆就使触点断开.而烧开水和煲汤温度都只能升高到100℃，永磁铁不会松开.
【解析】
【详解】
（1）做米饭在做好后可以自动断电，烧开水和煲汤都不能自动断电.
（2）向下压按钮，永磁体上升与感温铁氧体吸住，同时触点接通使电热板发热. 米饭煮熟水烧干后温度可以升到103℃，使得感温铁氧体失去铁磁性，永磁体因重力作用下落，杠杆就使触点断开.而烧开水和煲汤温度都只能升高到100℃，永磁铁不会松开.
12．（1）R=300-0.4F（2） ，电流刻度均匀，F的刻度不均匀，但满足电流越大，力越大．（3）F=550N
【解析】
【分析】
(1)根据电阻随压力变化的数据来画图，把压力和电阻作为一组有序数对在坐标系中描点然后连接即可．再根据R的阻值随压力F的大小变化的图象可知电阻与压力成一次函数关系，利用待定系数法可确定函数关系式；
(2)根据欧姆定律推导串联电路电流的关系式，结合R与F的关系式推导压力与电流的关系式可知测力显示器的刻度是否均匀；
(3)根据串联电路电压规律可知压敏电阻两端的电压，根据串联电路特点可计算压敏电阻的值，进一步计算测力计的最大测量值．
【详解】
(1) 把压力大小作为横坐标，把电阻大小作为纵坐标，在坐标系中描点连线即可得压敏电阻R的阻值随压力F的大小变化的图象，如图：
根据R的阻值随压力F的大小变化的图象可知压敏电阻R的阻值与压力F成一次函数关系，设它们的关系式为R=KF+b
把F=50N，R=280Ω和F=100N，R=260Ω代入得：
280=50K+b…①，
260=100K+b…②．
解得K=-0.4，b=300，
所以它们的关系式为R=300-0.4F；
(2) 根据欧姆定律得
把R=-0.4F+300，U=6V，R0=400Ω代入上式
化简得：F=1750-
所以压力和电流不成一次函数关系，故该测力显示器的刻度是不均匀的；
(3) 从上式可知，压力增大时，压敏电阻值减小，
当电阻两端的电压为5V时，压敏电阻两端的电压为：
U1=U-U0=6V-5V=1V
根据串联电路特点可得

即
得 R=80Ω
把R=80Ω代入R=300-0.4F
即80=-0.4F+300
解得F=550N．
13．电流表 向下移 变小 变大 变大
【解析】
【详解】
[1]．从图中可知：水位表是由电流表改装而成．
[2][3][4][5]．当水面上升时，滑片向下移动，滑动变阻器连入电路电阻变小，电流变大，水量表示数变大．
14．C 右
【解析】
（1）根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以为是绿灯；温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下．所以图中的甲还需要放入的元件是NTC热敏电阻（阻值随温度升高而减小）故选C（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点，则是在热敏电阻的电阻值比较小的时候才报警说明电路中的总电阻值比较大．要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器，使滑动变阻器的电阻值小一些，则需要将滑动头往 右移动一些