PAGEPAGE1第1節傳感器及其工作原理[隨堂檢測]1．2007年度諾貝爾物理學獎授予了法國和德國的兩位科學家，以表彰他們發覺“巨磁電阻效應”．基于巨磁電阻效應開發的用于讀取硬盤數據的技術，被認為是納米技術的第一次真正應用．在下列有關其他電阻應用的說法中，錯誤的是()A．熱敏電阻可應用于溫度測控裝置中B．光敏電阻是一種光電傳感器C．電阻絲可應用于電熱設備中D．電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙溝通的作用解析：選D.熱敏電阻對溫度很敏感，光敏電阻對光照很敏感，電阻絲可用于電加熱，A、B、C正確；溝通電、直流電均可通過電阻，電阻對它們均可產生阻礙作用，D錯誤．2．很多飲水機，可以保證出水溫度恒定，實行的方法是()A．持續加溫B．設定程式，固定各次加溫時間及加熱時間間隔C．水溫低于設定溫度時加熱，達到設定溫度時，停止加熱D．人工限制加溫按鈕解析：選C.飲水機溫度限制系統以調整飲水機溫度為目的，其輸入參數主要是水溫信號和設置的設定溫度．輸出信號主要是溫度顯示、聲光報警和執行加熱．工作時傳感器將溫度傳給單片機，當水溫低于設定溫度時，單片機限制加熱模塊加熱，當溫度高于設定溫度，繼電器斷開，加熱停止．從而實現溫度限制的目標.故選C.3．(多選)如圖所示是一種油箱內油面高度檢測裝置的示意圖．圖中油量表由電流表改裝而成，金屬杠桿的一端接浮標，另一端觸點O接滑動變阻器R.當油箱內油面下降時，下列分析正確的有()A．觸點O向下滑動B．觸點O向上滑動C．電路中的電流增大了D．電路中的電流減小了解析：選BD.當滑箱內油面下降時，浮標下降，由杠桿可以看出觸點O向上滑動，變阻器R的阻值變大，電流減小，所以選項A、C錯誤，B、D正確．4．如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，假如用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數，對于一個霍爾元件d、k為定值，假如保持電流I恒定，則可以驗證UH隨B的變更狀況，以下說法中錯誤的是()A．將永磁體的一個磁極漸漸靠近霍爾元件的工作面時，UH將變大B．在測定地球兩極的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平C．在測定地球赤道上的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平D．變更磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發生變更解析：選C.電子最終在電場力和洛倫茲力作用下處于平衡狀態，有evB＝eq\f(eUH,L)，解得UH＝vBL，則將永磁體的一個磁極漸漸靠近霍爾元件的工作面時，B增大，則UH將變大，故A正確；地球赤道上方的地磁場方向水平，兩極處的磁場方向豎直，在測地球赤道上方的地磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持豎直，在測量兩極磁場強弱時，霍爾元件的工作面應水平，故B正確，C錯誤；變更磁感線與霍爾元件工作面的夾角，需將磁場進行分解，在垂直于工作面方向上的磁感應強度小于原磁場磁感應強度的大小，則UH將發生變更，故D正確．5．傳感器是把非電學量(如速度、溫度、壓力等)的變更轉換成電學量的變更的一種元件，在自動限制中有著相當廣泛的應用．有一種測量人的體重的電子秤，其測量部分的原理圖如圖中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會隨所受壓力大小發生變更的可變電阻)、顯示體重大小的儀表A(實質是志向的電流表)組成．壓力傳感器表面能承受的最大壓強為1×107Pa，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關系如表所示．設踏板和壓桿的質量可以忽視不計，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8V，取g＝10m/s2.請回答：壓力F/N0250500750100012501500…電阻R/Ω300270240210180150120…(1)該秤零起點(即踏板空載時)的刻度線應標在電流表刻度盤________A處．(2)假如某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數為20mA，則這個人的體重是________kg.解析：(1)由圖表知，踏板空載時，壓力傳感器電阻R＝300Ω，此時A中電流I＝eq\f(U,R)＝eq\f(4.8,300)A＝1.6×10－2A.(2)當電流I＝20mA＝20×10－3A時，壓力傳感器的電阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(4.8,20×10－3)Ω＝240Ω，對應表格中，這個人的質量為50kg.答案：(1)1.6×10－2(2)50[課時作業]一、單項選擇題1．當你走近某些賓館、酒店的大門時，門就會自動為你打開；當你走進門之后，門又在你身后自動關上．你覺得這可能是將下列哪種外界信息轉換為有用的信息()A．溫度 B．運動C．可見光 D．紅外線解析：選D.自動門的自動限制要求靈敏、牢靠，若以溫度限制，人的體溫與夏季氣溫接近，則在夏季自動門將無法運用．自動門實際運用的是紅外線傳感器，紅外線不屬于可見光，人在白天或黑夜均發出紅外線，傳感器接收到人體發出的紅外線后傳給自動限制裝置的電動機，實現自動開、關門．故選項D正確．2．如圖所示，某半導體熱敏電阻的I－U圖線可能是()解析：選B.熱敏電阻I－U圖線是非線性的，并且隨電流增大溫度上升，電阻減小，故A、C、D錯誤，B正確．3.如圖所示，將一光敏電阻接在多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關置于歐姆擋，用光照耀光敏電阻時，表針自左向右的偏角為θ；現用手掌攔住部分光線，表針自左向右的偏角為θ′，則可推斷()A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能確定解析：選B.光敏電阻的阻值隨光照強度的增加而減小，用手掌攔住部分光線，阻值變大，由歐姆擋的特點知，指針左偏，故指針自左向右的偏轉角度變小．4.(2024·蘇州高二檢測)如圖所示的電路中，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發光二極管(電流越大，發出的光越強)，且R與LED距離不變，下列說法正確的是()A．當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率增大B．當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小C．當滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率可能不變D．無論怎樣移動滑動觸頭P，L消耗的功率都不變解析：選A.滑動觸頭P左移，使其電阻減小，流過二極管的電流增大，從而發光增加，使光敏電阻R減小，最終達到增大流過燈泡電流的效果．5．(2024·福建莆田一中月考)居民樓的樓道里，夜里只是間或有人經過，電燈假如總是亮著會造成很大奢侈．科研人員利用“光敏”材料制成“光控開關”，天黑時自動閉合，天亮時自動斷開；利用“聲敏”材料制成“聲控開關”，當有人走動發出聲音時自動閉合，無人走動時自動斷開．若將這兩種開關協作運用，下列電路符合要求的是()解析：選D.依據題意可得，聲控開關和光控開關串聯后共同限制燈泡，即用導線將各元件依次連接起來．故選D.6．(2024·包頭高二檢測)溫度傳感器廣泛應用于室內空調、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變更的特性來工作的．如圖甲所示，電源的電動勢E＝9V，內阻不計；G為靈敏電流表，內阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的變更關系如圖乙所示．閉合開關S，當R的溫度等于20℃時，電流表示數I1＝2mA；當電流表的示數I2＝3.6mA時，熱敏電阻的溫度是()A．60℃ B．80℃C．100℃ D．120℃解析：選D.在20℃時，E＝(Rg＋R1)I1，得Rg＝500Ω；設溫度為t時，E＝(Rg＋R2)I2，代入數據得R2＝2000Ω，從題圖乙中可以看出t＝120℃，故選D.7．如圖所示為測定壓力的電容式傳感器，將平行板電容器、靈敏電流表(零刻度在中間)和電源串聯成閉合回路，當壓力F作用于可動膜片電極上時，膜片發生形變，引起電容的變更，導致靈敏電流表指針偏轉，在對膜片起先施加壓力使膜片電極從圖中的虛線推到圖中實線位置并保持固定的過程中，靈敏電流表指針偏轉狀況為(電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏)()A．向右偏到某一刻度后回到零刻度B．向左偏到某一刻度后回到零刻度C．向右偏到某一刻度后不動D．向左偏到某一刻度后不動解析：選A.壓力F作用時，極板間距d變小，由C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容器電容C變大，又依據Q＝CU，極板帶電荷量變大，所以電容器應充電，電流從靈敏電流表正接線柱流入，所以指針將向右偏．F不變時，極板保持固定后，充電結束，指針回到零刻度．故選A.8．(2024·北京師大附中月考)在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了剛好發覺，設計了一種報警裝置，電路如圖所示．M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發生變更，導致S兩端電壓U增大，裝置發出警報，此時()A．RM變大，且R越大，U增大越明顯B．RM變大，且R越小，U增大越明顯C．RM變小，且R越大，U增大越明顯D．RM變小，且R越小，U增大越明顯解析：選C.當RM變大時，回路的總電阻R總變大，依據I總＝eq\f(E,R總)，得干路中的電流變小，S兩端的電壓U＝I總RS變小，故選項A、B錯誤；當RM變小時，回路的總電阻R總＝eq\f(1,\f(1,R)＋\f(1,RM))＋RS變小，依據I總＝eq\f(E,R總)，得干路中的電流變大，S兩端的電壓U＝I總RS變大，而且R越大，RM變小時，對回路的總電阻變更的影響越明顯，故選項C正確，選項D錯誤．9．為監測某化工廠的污水排放量，技術人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計．該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口．在垂直于上下底面方向加磁感應強度大小為B的勻強磁場，在前后兩個內側面分別固定有金屬板作為電極．污水充溢管口從左向右流經該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時間內排出的污水體積)，下列說法中正確的是()A．若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢高B．若污水中負離子較多，則前表面比后表面電勢高C．污水中離子濃度越高，電壓表的示數將越大D．污水流量Q與U成正比，與a、b無關解析：選D.這個題目與課本中本節課介紹的霍爾元件工作原理相像，等效為金屬桿切割類的問題，依據U＝Bbv，v為污水的流速，b為等效切割的長度．依據左手定則可以推斷出，無論污水中正離子較多還是污水中負離子較多，總是后表面比前表面電勢高，故A、B錯誤；由U＝Bbv可以看出，電壓表的示數與污水中離子濃度無關，所以C錯誤；由U＝Bbv和Q＝bcv可知Q＝eq\f(cU,B)，污水流量Q與U成正比，與a、b無關，D正確．二、多項選擇題10．數字跑道已在北京奧運會田徑競走、跳遠和三級跳等重點奧運項目中投入運用，數字跑道和數字跑鞋為運動健兒們在科學訓練和競賽中發揮了主動作用．該跑道采納了大面積柔性壓力陣列傳感器、現場總線網絡和分布式信息處理技術，可實時檢測運動員步頻、步距、足部觸地時間、離地時間、速度、發力大小、發力角度等信息，在此基礎上構建了訓練信息采集和技術診斷分析系統，為田徑項目供應了一種全新的科學化訓練平臺．下列關于數字跑道的說法正確的是()A．傳感器須要有敏感元件和轉換電路等組成B．壓力陣列傳感器應當是一種力電傳感器C．奧運會中應用的傳感器智能化程度很高，干脆感應的是電學量，不須要力電轉換D．奧運會中應用的傳感器智能化程度盡管很高，但傳感器都是將非電學量轉換為電學量解析：選ABD.依據題目情景敘述，跑道上運用的是壓力傳感器，全部的傳感器都要先通過敏感元件采集信息，然后再由轉換電路將采集到的力、熱、光等非電學量轉換為便于測量的電壓或電流等電學量．當轉換電路采納計算機進行信息處理，并輸出數字信息時，這種傳感器就可以稱得上是智能傳感器了，故選ABD.11．如圖所示為光敏電阻自動計數器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數器的基本工作原理是()A．當有光照耀R1時，信號處理系統獲得高電壓B．當有光照耀R1時，信號處理系統獲得低電壓C．信號處理系統每獲得一次低電壓就計數一次D．信號處理系統每獲得一次高電壓就計數一次解析：選AC.當有光照耀R1時，光敏電阻R1的阻值減小，R2兩端的電壓增大；當有物體通過時，相當于無光照，R1阻值增大，R2兩端電壓減小，所以信號處理系統每獲得一次低電壓就計數一次，因此A、C正確．12．如圖所示，R是光敏電阻，當它受到的光照強度增大時()A．燈泡L變暗B．光敏電阻R上的電壓增大C．電壓表V的讀數減小D．電容器C所帶電荷量增大解析：選CD.光照強度增大時，R的阻值減小，依據閉合電路歐姆定律知總電流I＝eq\f(E,R＋r＋RL)增大，燈泡L變亮，選項A錯誤；光敏電阻R上的電壓UR＝E－I(r＋RL)減小，選項B錯誤；電壓表的讀數U＝E－Ir減小，選項C正確；電容器C兩端的電壓等于燈泡兩端的電壓，燈泡兩端的電壓UL＝IRL增大，所以電容器C所帶電荷量Q＝CUL增大，選項D正確．13．(2024·山東菏澤一中月考)某溫度檢測、光電限制加熱裝置原理如圖所示．圖中RT為熱敏電阻(隨溫度上升阻值減小)，用來探測加熱電阻絲R的溫度，RG為光敏電阻(隨光照強度增大阻值減小)，接收小燈泡L的光照，除RT、RG外，其他電阻均為定值電阻．當R處溫度降低時()A．L變亮B．通過R3的電流減小C．E2的路端電壓增大D．R消耗的功率減小解析：選BC.當R處溫度降低時，熱敏電阻RT阻值變大，由閉合電路歐姆定律可知，左側電路中的電流減小，通過小燈泡L的電流減小，小燈泡L的光照強度減小，光敏電阻RG的阻值變大，對右側電路，由閉合電路歐姆定律可知，通過R2的電流變小，右側電路中的電源E2的路端電壓變大，R兩端電壓變大，通過R的電流也變大，R消耗的功率變大，通過R3的電流變小，選項B、C正確．14．霍爾元件是一種基于霍爾