2019-2020学年粤教版选修3-2 3.2探究传感器的原理 达标作业（解析版)

3.2传感器的原理
达标作业（解析版)
1．商场里常用电子秤，电子秤中使用的是（　　）
A．温度传感器 B．压力传感器 C．超声波传感器 D．红外线传感器
2．如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱，断电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，对其工作方式有下列判断：
①A、B间接控制电路，C、D间接被控电路
②A、B间接被控电路，C、D间接控制电路
③流过L的电流减小时，C、D间电路断开
④流过L的电流增大时， C、D间电路断开
以下组合的两项都正确的是
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
3．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是（ ）
A．温度传感器 B．压力传感器
C．湿度传感器 D．气体传感器
4．如图所示，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(水银导电)．则下列说法正确的是
A．温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮
B．温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭
C．温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警
D．温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不响
5．有很多商场使用自动门，当人靠近时门会自动打开，这种自动门使用的传感器是（　　）
A．红外线传感器 B．压力传感器
C．速度传感器 D．温度传感器
6．当你走近某些宾馆、酒店的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上．你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息(　　)
A．温度 B．紫外线 C．可见光 D．红外线
7．宾馆房间的天花板上会安装一个报警器，当房间失火时，它能通过电路发出警报，这个报警器使用的传感器是
A．烟雾传感器
B．声音传感器
C．生物传感器
D．压力传感器
8．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物。0～t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化情况如图乙所示。则下列判断正确的是
A．t1～t2时间内绝缘重物处于超重状态
B．t3～t4时间内绝缘重物处于失重状态
C．升降机开始时可能停在10楼，从tt时刻开始，经向 下加速、匀速、减速，最后停在l楼
D．升降机开始时可能停在l楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在10楼
9．下列器件，没有使用温度传感器来控制其电路工作的是（ ）
A．调温电熨斗 B．动圈式话筒
C．电饭锅 D．自动控温热水器
10．如图所示是一种延时继电器开关．当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通．则（　　）
A．断开B线圈的S2，将S1断开，C处电路立刻断开
B．如果只闭合B线圈的S2，C处电路也能一直接通
C．如果断开B线圈的S2，断开开关S1时刻，B中仍然有感应电流
D．起到延时作用的是线圈B
11．光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用。街道路灯自动控制就是应用之一，如图所示电路为模拟电路，其中A为一光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流放大器，D为路灯。请连成正确的电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果。
12．给出下列元件：常温几百欧的热敏电阻RT，有源蜂鸣器BZ，施密特触发器集成电路（74LS14），1～2kΩ电位器，5V直流电源，标准水银温度计（测温范围0～100℃、分度值0.1℃），烧杯，酒精灯，连接导线、水等仪器和用具。请用上述元件和用具设计一个温度报警装置，当温度上升到80℃就报警（蜂鸣器发声）。
（1）请画出电原理图。
（2）简要说明应当如何调试使温度为80℃时报警。
13．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1×107Pa，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以及电源内阻可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V，取g=10m/s2。
压力F/N
0
250
500
750
1000
1250
1500
……
电阻R/Ω
300
270
240
210
180
150
120
……
请回答：
（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20mA，这个人的体重是__________kg。
14．如图所示为电容式位移传感器的示意图，物体沿左右方向运动时，电容将发生变化。如果实验测量出电容器的电容变大，那么被测物体向______运动（填写“左”或“右”）;如果把图中的电介质板换成介电常数更大的材料，当物体沿左右方向运动时，传感器的灵敏度___________。（填写“变大” “不变”或“变小”,灵敏度定义为电容器电容变化量的大小与物体位置坐标化量大小之比。）
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
根据电子秤的工作原理，可知当电子秤受到压力的作用时，会显示相应的大小，故使用的是压力传感器，故B正确，ACD错误。故选B。
2．A
【解析】
试题分析：当较小的电流经过接线柱AB流入线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使CD两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过CD带动机器工作了．故①正确，②错误；流过L的电流减小时，线圈L产生的磁场减弱，对衔铁P的吸引力减弱，使CD两个接线柱所连的触点断开，故③正确④错误，故A正确；
考点：考查了电磁继电器工作原理
【名师点睛】电磁继电器就是一个自动控制电路通断的开关，根据电磁继电器的工作原理来分析解答．
3．D
【解析】
【详解】
交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的是酒精气体传感器.
A. 温度传感器，与结论不相符，选项A错误；
B. 压力传感器，与结论不相符，选项B错误；
C. 湿度传感器，与结论不相符，选项C错误；
D. 气体传感器，与结论相符，选项D正确；
4．D
【解析】
【详解】
AC、温度低于警戒温度时，水银柱下降，控制电路处于开路状态，电磁铁没有电流通过，电磁铁没有磁性，此时指示灯通过常闭触点与工作电路接通，通路状态指示灯亮，电路不报警．故A错误，C错误；
BD、温度高于警戒温度时，水银柱上升，控制电路处于接通状态，电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，此时电铃通过常闭触点与工作电路接通，电路报警，此时通路状态指示灯的电路中没有电流，灯不亮．故B错误，D正确．
5．A
【解析】
【详解】
自动门使用的传感器是红外线传感器。
6．D
【解析】
【详解】
人走向门口时，门会自动打开，是因为安装了红外线传感器。从而能感知红外线，导致门被打开，故选D。
7．A
【解析】
【详解】
当房间失火时，房间会有烟雾，将烟雾信号转换成电信号，从而发出警报，所以该传感器是烟雾传感器实现报警的，故选项A正确，B、C、D错误。
8．C
【解析】
AB、t1～t2时间内电路中电流i比升降机静止时小，说明压敏电阻增大，压力减小，重物处于失重状态，故A错误，B正确；
C、t3～t4时间内电路中电流i比升降机静止时大，说明压敏电阻减小，压力增大，重物处于超重状态，根据重物的状态可知，若升降机开始时停在10楼，则t1时刻开始，向下加速、匀速、向下减速，最后停在1楼，故C正确；
D、若升降机开始时停在l楼，t1时刻开始向上加速、匀速、减速，即重物先处于超重、既不超重也不失重、失重状态，与上分析不符，故D错误；
故选BC。
【点睛】通过压敏电阻将压力信号转换成电信号，从而根据电路中电表的示数来分析压敏电阻的变化，判断压力的变化，确定升降机的运动状态。
9．B
【解析】
【详解】
电熨斗是利用双金属片制成的自动开关.双金属片是把长和宽都相同的铜片和铁片紧紧地铆在一起做成的.受热时,因为铜片膨胀得比铁片大,双金属片便向铁片那边弯曲.温度愈高,弯曲得愈显著.故A错误;动圈式话筒将声音这个非电学量转化为电流. 没有使用温度传感器来控制其电路.故B正确；电饭锅的工作原理:开始煮饭时,用手压下开关按钮,永磁体与感温磁体相吸,手松开后,按钮不再恢复到图示状态,则触点接通,电饭锅通电加热,水沸腾后,因为锅内保持 不变,故感温磁体仍与永磁体相吸,继续加热,直到饭熟后,水分被大米吸收,锅底温度升高,当温度升至“居里点”时,感温磁体失去铁磁性,在弹簧作用下,永磁体被弹开,触点分离,切断电源,从而停止加热.故C错误;自动控温热水器使用热敏电阻,将温度这个非电学量转化为电流,使用了温度传感器来控制其电路工作.故D错误.故选B
10．AD
【解析】
【详解】
A．当S1、S2均断开时，F中没有磁性，C处电路立刻断开，故A正确；
B．如果只闭合B线圈的S2，由于B线圈没有磁通量的变化，不产生感应电流，F中没有磁性，C处电路不能一直接通，故B错误；
C．若线圈B处于断开，即使S1断开也不会有感应电流，故C错误；
D．当S1、S2均闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C电路接通，当S1断开时，导致由于线圈B中的磁通量变化，从而出现感应电流，致使F中仍有磁性，出现延迟一段时间才被释放．故D正确；
11．
【解析】当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开；当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作；
电路如图所示
12．（1）(2)见解析
【解析】
【详解】
（1）电原理图：如图所示
（2）调试方法：接好电路后，先调节R1 使常温下BZ不发声。再用80℃热水使热敏电阻的温度上升，则到达某一温度时就会发出报警声。先用烧杯放水，用酒精灯加热，用水银温度计测温，同时将热敏电阻也放入水中，当温度达到80℃时停止加热，如果蜂鸣器不发声，则调节电位器R1一直到蜂鸣器发声为止，这一过程中，注意水的温度变化，如果温度下降，适当加热，维持水温80℃。
13．1.6×10-2 50
【解析】
【详解】
（1）由压力传感器R的电阻与所受压力的关系如中表所示，可得：F=0，R=300Ω，由闭合电路欧姆定律：
即该秤零起点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘 1.6×10-2A处??（2）由闭合电路欧姆定律：?????
由表中数据得，F=500N，由G=mg，得m=50kg 如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，则此人的体重是 50kg
14． 左 变大
【解析】根据电容的决定式，若电容器的电容变大，一定是插入的电介质多了，所以被测物体向左移动．如果把图中的电介质板换成介电常数更大的材料，当物体沿左右方向运动时，移动相同距离时，电容器的变化量变大，即传感器的灵敏度变大．
点睛：此题关键是判断电容减小是由于什么因素引起的；关于电容的动态分析问题，电容的决定式和定义式的联合应用通常是解决此类题目的常用方法.