2015-2016学年高中物理 第六章 传感器（课件+试题+学案）（打包13套）新人教版选修3-2.zip

1传感器及其工作原理1．传感器是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等__________按照一定的规律转换为容易进行测量，传输处理和控制的电压、电流等____________、或转换为电路的______的一类元件．2．光敏电阻的特性：____________________________，光敏电阻能够把______________这个光学量转换为______这个电学量．3．金属热电阻的电阻率随温度的升高而______，热敏电阻的电阻率随温度的升高而______，金属热电阻和热敏电阻都可以制作______传感器．与热敏电阻相比，金属热电阻的______________，测温范围________，但________较差．4．如图 1 所示，E、F 间通入恒定电流 I，同时外加与薄片垂直的磁场 B，则 M、N 间出现霍尔电压 UH，U H＝______________.式中______为薄片的厚度，______为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关．图 15．关于干簧管，下列说法正确的是( )A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的6．霍尔元件能转换哪个物理量( )A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量C．把力这个力学量转换成电压这个电学量D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量【概念规律练】知识点一 光敏电阻1．如图 2 所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻 RG的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将 RG包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用手电筒的光照射 RG，表针将向________(填“左”或“右”)转动．图 22．如图 3 所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 R1为光敏电阻，R 2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？2图 3知识点二 热敏电阻和金属热电阻3．如图 4 所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻， L 为小灯泡，当温度降低时( )图 4A．R1 两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱4．如图 5 所示为电阻 R 随温度 T 变化的图线，下列说法中正确的是( )图 5A．图线 1 是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B．图线 2 是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C．图线 1 的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线 2 的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高知识点三 霍尔元件5．如图 6 所示，有电流 I 流过长方体金属块，金属块宽为 d，高为 b，有一磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为 n，问：金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？图 66．图 7 是霍尔元件的工作原理示意图，如果用 d 表示薄片的厚度，k 为霍尔系数，对于一个霍尔元件 d、k 为定值，如果保持 I 恒定，则可以验证 UH随 B 的变化情况．以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)( )3图 7A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH 将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H将发生变化【方法技巧练】含传感器的电路的分析技巧7．如图 8 所示，R 1、R 2为定值电阻， L 为小灯泡，R 3为光敏电阻，当照射光强度增大时( )图 8A．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8．如图 9 所示是一火警报警装置的部分电路示意图，其中 R2是半导体热敏传感器，它的电阻随温度升高而减小，a、b 接报警器．当传感器 R2所在处出现火情时，电流表的电流 I 和 a、b 两端两压 U 与出现火情前相比( )图 9A．I 变大，U 变大 B．I 变小，U 变小C．I 变小，U 变大 D．I 变大，U 变小1．关于传感器，下列说法正确的是( )A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的D．以上说法都不正确2．光敏电阻能将光信号转化为电信号是因为( )A．光照强度发生变化时，光敏电阻的阻值也发生变化B．光照强度发生变化时，光敏电阻的体积也发生变化C．光照强度发生变化时，光敏电阻的长度也发生变化D．光照照度发生变化时，光敏电阻的横截面积也发生变化3．如图 10 所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)( )图 10A．如果 R 为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B．如果 R 为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果 R 为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化非常明显4D．如果 R 为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化不明显4．如图 11 所示，R 3是光敏电阻，当开关 S 闭合后，在没有光照射时，a、b 两点等电势．当用光照射电阻 R3时，则( )图 11A．R 3的电阻变小，a 点电势高于 b 点电势B．R 3的电阻变小，a 点电势低于 b 点电势C．R 3的电阻变大，a 点电势高于 b 点电势D．R 3的电阻变大，a 点电势低于 b 点电势5．在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图 12 所示电路，R 1为定值电阻，R 2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C 为电容器．当环境温度降低时( )图 12A．电容器 C 的带电荷量增大B．电压表的读数增大C．电容器 C 两板间的电场强度减小D．R 1消耗的功率增大6．如图 13 所示电路中，电源电动势为 E，内阻为 r，R T为负温度系数热敏电阻，R G为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡 L 正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是( )图 13A．温度不变，光照增强 B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强 D．温度升高，光照减弱7．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图 14 所示装置，向杯内加入冷水，温度计的示数为 20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值 R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为 60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )图 14A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡8．传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电5压、电流、电荷量等)的一种元件．如图 15 所示的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是( )图 15A．甲图中两极板带电荷量不变，若电压变小，可判断出 h 变小B．乙图中两极板带电荷量不变，若电压变大，可判断出 θ 变大C．丙图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则 x 变小D．丁图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则 F 变大9．如图 16 所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力 F 作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)( )图 16A．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动D．向左偏到某一刻度后不动10．传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件．如图 17 所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中 a、b 构成一个电容器，b 是固定不动的金属板，a 是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜．若声源 S 发出频率恒定的声波使 a 振动，则 a 在振动过程中( )图 17A．a、b 板之间的电场强度不变B．a、b 板所带的电荷量不变C．电路中始终有方向不变的电流D．向右位移最大时，电容器的电容量最大11．有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为( )A．改变湿度 B．改变温度6C．改变磁场 D．改变电容题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11答案12.按图 18 所示连接好电路，合上 S，发现小灯泡不亮，原因是____________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________，原因是________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现__________．图 18第六章 传感器第 1 节 传感器及其工作原理课前预习练1．非电学量 电学量 通断2．随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好 光照强弱 电阻3．增大 减小 温度 化学稳定性好 大 灵敏度4． k d kIBd5．CD [干簧管能感知磁场，是因为当两个舌簧所处位置的磁场方向相同时，就会吸引，所以是做开关来使用，当磁场靠近或远离的时候，就会实现闭合或断开．]6．B [根据霍尔元件工作原理，载流子在洛伦兹力作用下漂移，形成霍尔电压，UH＝ k ，所以，它将磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故 B 正确．]IBd课堂探究练1．左 右解析 光敏电阻受光照越强，电阻越小，所以将 RG用不透光的黑纸包起来，电阻增大，指针左偏；若用手电筒的光照射 RG，电阻减小，指针右偏．2．见解析解析 当光被元件挡住时，光敏电阻的阻值 R1增大，电路中电流减小， R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个元件就获得一次低电压，计数一次．点评 当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，光照减弱时，光敏电阻的阻值增大．即光照强弱的变化引起电路中电流和电压的一系列变化．3．C [ R2与灯 L 并联后与 R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数变小， R1两端电压减小，灯 L 两端电压增大，灯泡亮度变强，故 C 正确，其余各项均错．]点评 热敏电阻温度升高，电阻减小；温度降低，电阻增大．4．BD [热敏电阻由半导体材料制成，电阻随温度升高而减小，且灵敏度高，金属热电阻随温度升高电阻增大，灵敏度不高，但测温范围大，化学性质稳定．故 B、D 正确．]点评 1.热敏电阻和金属热电阻的阻值随温度的变化方向是相反的．热敏电阻温度升高，电阻减小，金属热电阻温度升高，电阻增大．2．热敏电阻随温度变化明显．金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大．5．下表面电势高 IBned解析 因为自由电荷为电子，故由左手定则可判定向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余等量的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为 U.当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，有 e ＝ evB，又因为导体中的电流 I＝ neSv＝ nev·bd，故 U＝ .Ub IBned7点评 当电流在导体中流动时，运动电荷在洛伦兹力作用下，分别向导体上、下表面聚集，在导体中形成电场，其中上表面带负电，电势低，随着正、负电荷不断向下、上表面积累，电场增强，当运动电荷( Q)所受电场力与洛伦兹力平衡时，即 QE＝ QvB 时，电荷将不再向上或向下偏转，上、下表面间形成稳定电压．6．ABD [根据公式 UH＝ k 可以看出，当磁极靠近霍尔元件的工作面时， B 增大， UHIBd将变大，选项 A 正确；在地球两极附近，可以认为地磁场与水平面垂直，霍尔元件的工作面保持水平，故 B 正确．而在赤道上，地磁场与水平面平行．若霍尔元件的工作面保持水平，则无电压产生，C 错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，相当于改变了霍尔系数 k，故 UH将发生变化，故 D 正确．]点评 霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，电压与磁感应强度的关系为 UH＝ k .IBd7．ABC [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，C 项正确．]8．D [当传感器 R2所在处出现火情时，温度升高，电阻减小，电路的总电阻减小，总电流 I 增大，路端电压 Uab＝ E－ Ir 减小， I(r＋ R1)增大， U 并 ＝ E－ I(r＋ R1)减小，通过R3的电流 I3减小，通过 R2的电流 I2＝ I－ I3增大，D 对．]方法总结 电路中涉及热敏电阻、光敏电阻或金属热电阻等元件时，熟记各种元件的特性，然后依据动态电路问题的分析思路，由部分到整体再到部分的顺序进行分析．课后巩固练1．AB2．A [光敏电阻的特性是光照强度变化时，电阻率发生明显变化，而长度、体积、横截面积等基本不变，故光敏电阻阻值大小会发生变化，A 正确．]3．C [金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，但灵敏度较差．而热敏电阻(用半导体材料制成)灵敏度高，所以选 C.]4．A [ R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小， R3两端电压降减小，故 a 点电势将升高，因其它阻值不变，所以 a 点电势将高于 b 点电势．]5．AB [降温，则 R2↑， I 总 ↓，所以 UR2＝ E－( r＋ R1)I 总 ↑则UC＝ UR2↑， Q＝ CUC↑，A 项正确． I 总 ↓，则 U 外 ＝ E－ I 总 r↑，○V↑，B 项正确． I 总↓， P1＝ I R1↓，D 项错误． C 板间 E＝ ↑，故 C 项错误．]2总UCd6．AC [由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡 L 都会变暗，结合光敏电阻特性可知，A 正确，B 错误．若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡 L 变暗，C 正确．若热敏电阻减小，光敏电阻增大，则小灯泡变亮．D 错误．]7．D [多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能用电流挡，A、B 均错．当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的挡，C 错误，D 正确．]8．BD [A 选项若 Q 不变，由 C＝ 知 U 变小， C 变大，可知 h 变大，A 错．B 选项若 QQU不变，由 C＝ 知 U 变大， C 变小，可知 θ 变大，B 对．C 中若 U 不变，电流流向负极表示QU正在放电， Q 减小，可知 C 减小， x 变大，C 错．D 中若 U 不变，电流流向正极表示在充电，Q 增加，可知 C 增大， d 减小， F 增大，D 对．]9．A [压力 F 作用时，极板间距 d 变小，由 C＝ ，电容器电容 C 变大，又根据ε rS4π kdQ＝ CU，极板带电荷量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，8所以指针将右偏，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度．]10．D [ a、 b 始终跟电源相连，电势差 U 不变，由于 a、 b 间距离变化，由 E＝ 知场Ud强变化，A 错误；由 C＝ 知 d 变化时 C 变化， a 向右位移最大时，电容最大，D 正确；ε rS4π kd由 Q＝ CU 知 a、 b 所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B、C 错误．]11．D [根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器．手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故 D 正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机．]12．温度低，热敏电阻阻值大，电磁铁磁性弱，触点断开 发光 温度升高，热敏电阻阻值变小，电磁铁磁性增强，触点接触 灯泡熄灭1传感器的应用 1．传感器应用的一般模式：______________________.2．电子秤由________、电压放大器、模数转换器、微处理器和数字显示器组成．电阻应变片受到力的作用，它的______会发生变化，从而引起上下表面的电压差发生变化．把应变片放到合适的电路中，它能够把物体的______这个力学量转换为______这个电学量，因而电子秤是______传感器的应用．3．电饭锅中的敏感元件为____________，它具有这样的性质：常温下具有________，能够被磁体吸引，当温度上升到约 103℃时，就__________，不能被磁体吸引，这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点” ，电饭锅是温度传感器的应用．4．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是( )A．生物传感器 B．红外传感器C．温度传感器 D．压力传感器5．下列器件是应用力传感器的是( )A．鼠标器 B．火灾报警器C．测温仪 D．电子秤6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上是电视机中的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．电饭锅中控制加热和保温的温控器【概念规律练】知识点一 力传感器的应用1．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图 1 甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体 m，升降机静止时电流表示数为 I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程中( )图 1A．物体处于失重状态B．物体处于超重状态C．升降机一定向上做匀加速运动D．升降机可能向下做匀减速运动2．传感器是一种采集信息的重要器件，如图 2 所示的是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力 F 作用于可动膜片的电极上时，以下说法中正确的是( )图 2①若 F 向上压膜片电极，电路中有从 a 到 b 的电流2②若 F 向上压膜片电极，电路中有从 b 到 a 的电流③若 F 向上压膜片电极，电路中不会出现电流④若电流表有示数，则说明压力 F 发生变化⑤若电流表有示数，则说明压力 F 不发生变化A．②④ B．①④ C．③⑤ D．①⑤知识点二 温度传感器的应用3．关于电饭锅的说法正确的是( )A．电饭锅中的温度传感器其主要元件是氧化铁B．铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电D．用电饭锅煮饭时，温控开关自动断电后，它不能自动复位4．如图 3 所示是电饭煲的电路图， S1是一个温控开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103℃)时会自动断开， S2是一个自动温控开关，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＝R 2＝500 Ω ，加热电阻丝 R3＝50 Ω ，两灯电阻不计．图 3(1)分析电饭煲的工作原理．(2)简要回答，如果不闭合开关 S1，能将饭煮熟吗？(3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．知识点三 光传感器的应用5．在如图 4 所示的电路中，电源两端的电压恒定， L 为小灯泡，R 为光敏电阻， LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且 R 与 LED 之间的距离不变，下列说法正确的是( )图 4A．当滑动触头 P 向左移动时， L 消耗的功率增大B．当滑动触头 P 向左移动时， L 消耗的功率减小C．当滑动触头 P 向右移动时， L 消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头 P， L 消耗的功率都不变6．如图 5 为烟雾散射式火灾报警器，它主要由带孔的外罩，发光二极管 LED、光电三极管及不透明的挡板组成，请简述它的工作原理．图 53【方法技巧练】传感器问题的分析技巧7．电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使它总与设定的温度相差不多．在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，进行这样的控制，靠的是温度传感器．电熨斗中装有双金属片温度传感器，这种双金属片的作用是控制电路的通断，如图 6 所示为电熨斗的结构图，图中双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，请结合所学知识回答以下问题：图 6(1)常温下，上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将起怎样的作用？(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？8．如图 7 所示为某种电子秤的原理示意图，AB 为一均匀的滑线电阻，阻值为 R，长度为 L，两边分别有 P1、P 2两个滑动头，P 1可在竖直绝缘光滑的固定杆 MN 上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P 1刚好指着 A 端，P 1与托盘固定相连，若 P1、P 2间出现电压，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为 k，托盘自身质量为 m0，电源电动势为 E，内阻不计，当地的重力加速度为 g.求：图 7(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P 1离 A 的距离 x1；(2)托盘上放有质量为 m 的物体时，P 1离 A 的距离 x2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节 P2，使 P2离 A 的距离也为4x1，从而使 P1、P 2间的电压为零．校准零点后，将物体 m 放在托盘上，试推导出物体质量m 与 P1、P 2间的电压 U 之间的函数关系式．1．关于电子秤中应变式力传感器说法正确的是( )A．应变片是由导体材料制成B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值也越大2．电子秤使用的是( )A．超声波传感器 B．压力传感器C．温度传感器 D．红外传感器3．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器 B．温度传感器C．声传感器 D．压力传感器4．下列器件不是应用温度传感器的是( )A．电熨斗 B．话筒C．电饭锅 D．测温仪5. 惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计构造和原理的示意图如图 8 所示：沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为 m 的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为 k 的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离 O 点的距离为 x，则这段时间内导弹的加速度( )图 8A．方向向左，大小为 kx/mB．方向向右，大小为 kx/mC．方向向左，大小为 2kx/mD．方向向右，大小为 2kx/m6．如图 9 所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O 是转动轴，A 是绝缘手柄，C 是闸刀卡口，M、N 接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1 T 的匀强磁场中，CO 间距离为 10 cm，当磁场力为 0.2 N 时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO 中通过的电流的大小和方向为( )5图 9A．电流方向 C→OB．电流方向 O→CC．电流大小为 1 A D．电流大小为 0.5 A7．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小．实验时，把图 10 甲中的小球举高到绳子的悬点 O 处，然后让小球自由下落．用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示．根据图线所提供的信息，以下判断正确的是( )图 10A．t 2时刻小球所处位置是运动中最高点B．t 1～t 2期间小球速度先增大后减小C．t 3时刻小球动能最小D．t 2与 t5时刻小球速度大小不同8．如图 11 所示，两块水平放置的金属板距离为 d，用导线、电键 K 与一个 n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场 B 中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为 m、电荷量为＋q 的小球． K 断开时传感器上有示数， K 闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场 B 的变化情况和磁通量变化率分别是( )图 11A．正在增加， ＝ B．正在减弱， ＝Δ ΦΔ t mgdq Δ ΦΔ t mgdnqC．正在减弱， ＝ D．正在增加， ＝Δ ΦΔ t mgdq Δ ΦΔ t mgdnq题 号 1 2 3 4 5 6 7 8答 案9．一般的电熨斗用合金丝做发热元件，合金丝电阻随温度 t 变化的关系如图 12 中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣服厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大的范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为 BaTiO3，被称为“ PTC”的特殊材料做发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点． PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图 11 中实线②所示．根据图线分析：6图 12(1)为什么处于冷态的 PTC 熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？(2)通电一段时间后电熨斗温度 t 自动地稳定在______＜t＜______范围之内．10．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 13 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.图 13(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．③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子．7第 2 节 传感器的应用 答案课前预习练放大(转换)电路→放大(转换)电路→执行机构(或显示系统)2．应变片 电阻 形变 电压 力3．感温铁氧体 铁磁性 失去磁性4．C [空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，故 C 正确．]5．D [鼠标器中的传感器是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中传感器是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应变片，是力传感器，D 正确．]6．A [遥控器发出红外线，电视中的传感器感知红外线，是红外线传感器，所以 A 选项正确．]课堂探究练1．BD [由乙图知电流强度变为原来的二倍，而加在压敏电阻两端的电压不变，说明压敏电阻的阻值减小，即物体对压敏电阻的压力增大，物体所受支持力大于重力，升降机匀加速上升或匀减速下降，处于超重状态，故选 B、D.]2．A [当 F 向上压膜片电极时，板间距离减小，电容器的电容将增大．当 F 变化时，电容变化，而板间电压不变，由 Q＝ CU，故带电荷量 Q 发生变化，电容器将发生充、放电现象，回路中有电流，电流计有示数．反之，电流计有示数时，压力 F 必发生变化．]点评 力传感器能够把物体的形变转换为电压或电流的变化，外力越大，电压或电流的变化就越大，由变化的差值大小，可以得知外力的大小．3．BD [电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体，故 A 选项错，B 选项正确．因水开时温度约为 100℃，达不到居里温度，故不能自动断电，则选项 C 错．温控开关只能手动闭合，故 D 正确．]4．(1)见解析 (2)不能 (3)12∶1解析 (1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S 2自动闭合，同时手动闭合 S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到 80℃时，S 2自动断开，S 1仍闭合；水烧开后，温度升高到 103℃时，开关 S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至 70℃时，S 2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到 80 ℃时，S 2又自动断开，再次处于保温状态．(2)如果不闭合开关 S1，则不能将饭煮熟，因为只能加热到 80℃.(3)加热时电饭煲消耗的电功率为 P1＝ ，保温时电饭煲消耗的电功率U2R并P2＝ ，两式中 R 并 ＝ ＝ Ω.从而有U2R1＋ R并 R2R3R2＋ R3 500×50500＋ 50P1∶ P2＝ ＝ ＝12∶1.R1＋ R并R并 500＋ 500/11500/11点评 ①电饭煲的工作过程：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，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持 100℃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 103℃”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．②如果用电饭煲烧水，水沸腾后，锅内保持 100℃不变，温度低于“居里点 103℃” ，电饭煲不能自动断电．只有水烧干后，温度升高到 103℃才能自动断电．因此，电饭煲用来烧水不能实现自动控温．5．A [滑动触头 P 左移，使其电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻 R 减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果．]6．见解析8解析 使用时发光二极管处于发光状态，平时光电三极管收不到 LED 发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．点评 发光二极管具有单向导电性，导电时还能发光．普通二极管只具有单向导电性．7．(1)常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片上、下表面受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小．则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热，温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．(2)熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性铜片升降，从而改变触点接触的位置，达到设定不同温度的目的．8．(1) (2) (3) m＝ Um0gk  m＋ m0 gk kLgE解析 托盘的移动带动 P1移动，使 P1、 P2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于 R 为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比．(1)由力的平衡知识知 m0g＝ kx1，解得 x1＝m0gk(2)放上重物重新平衡后 m0g＋ mg＝ kx2解得 x2＝ m＋ m0 gk(3)由闭合电路欧姆定律知 E＝ IR，由部分电路欧姆定律知 U＝ IR 串 ，由 ＝ ，其中 x 为 P1、 P2间的距离，则 x＝ x2－ x1＝R串R xL mgk联立解得 m＝ UkLgE方法总结 分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等．(2)输出信号分析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律．(3)电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律．(4)执行机构工作分析传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．课后巩固练1．BD [应变片多用半导体材料制成，故选项 A 错，B 对．传感器输出的是应变片上、下两表面的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，故 C 错，D 对]2．B3．D [当电梯门碰到人或其他障碍物时立即停止关门以防挤伤人，故为压力传感器．]4．B5．D [滑块随导弹一起做加速运动，向左偏离 O 点的距离为 x，使左侧弹簧被压缩，右侧弹簧被拉长，则滑块所受合力为 2kx，方向向右，故加速度方向向右．由牛顿第二定律得：2 kx＝ ma，滑块加速度大小为： a＝2 kx/m，故选 D.]C，由 B＝ 得 I＝ ＝2 A．→ C，由 B＝ 得 I＝ ＝2 A．]FIL FBL FIL FBL7．B [9小球下落的轨迹如右图所示， B 处为绳子原长处， C 处为小球重力与绳上拉力相等处，D 处为小球下落的最低点，在 F－ t 图中，0～ t1小球在 OB 间下落， t1～ t2小球在 BD 间下落， t2～ t3小球由 D 回到 B 处， t3～ t4小球在 BO 间上升，而后下落至 B 点．由 F－ t 图知，小球在 t2时刻下落到最大距离，然后最大距离在逐渐减小，由以上分析知，小球的最大速度出现在 C 点，对应于 t1～ t2之间，A 错，B 对，小球动能最小出现在 t2时刻或 t3～ t4间某时刻，C 错误． t2和 t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，D 错误．正确选项为 B.]8．D [K 闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力．由楞次定律可判断磁场 B 正在增强，根据法拉第电磁感应定律 E＝ n ＝ U，Δ ΦΔ t又 q＝ mg 得 ＝ ，故 D 正确．]Ud Δ ΦΔ t mgdnq9．(1)见解析 (2) T6 T7解析 (1)由于冷态时 PTC 材料电阻很小，故由 P＝ 知，其发热功率很大，所以升温U2R很快．(2)在 T6～ T7之间，电熨斗放出的热量和产生的热量才有可能相等，达到热平衡状态，所以电熨斗温度 t 自动地稳定在 T6＜ t＜ T7范围之内．10．(1)见解析 (2)①20 160～320②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电磁起重机解析 (1)要使光敏电阻能够对电路进行控制，且有光照时路灯熄灭，光敏电阻应与1、2 串联，3、4 与路灯串联，则电路图如图右所示．(2)①由 U＝ IR 得励磁线圈允许加的最大电压 Um＝ ImR＝0.1×200 V＝20 V；依据允许通过励磁线圈的电流最大值和最小值计算得 R2min＝ ＝ Ω＝160 Ω， R2max＝ ＝E－ UmIm 160.1 E－ UmIΩ＝320 Ω，因此保护电阻 R2的阻值范围为 160～320 Ω；160.05②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．1实验 传感器的应用[目标定位] 1.理解光控开关、温度报警器的工作原理.2.理解光控开关、温度报警器的灵敏度调节原理.3.会用传感器制作简单的自动控制设备．1．斯密特触发器：当输入端电压上升到某一值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到某一值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．2．普通二极管：具有单向导电性．3．发光二极管：具有单向导电性，同时还能发光．4．光控开关的工作原理(如图 1 所示)．图 1甲图：白天，光强度较大，光敏电阻 RG阻值较小，加在斯密特触发器输入端 A 的电压较低，则输出端 Y 输出高电平，发光二极管 LED 不导通；当天色暗到一定程度时， RG阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A 的电压上升到 1.6 V，输出端 Y 突然从高电平跳到低电平，则发光二极管 LED 导通发光(相当于路灯亮了)，天明后， RG阻值减小，斯密特触发器输入端 A 电势逐渐降低，降到 0.8 V 时，输出端 Y 突然由低电平跳到高电平，二极管 LED熄灭．这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的．乙图：控制电路原理：天较亮时，光敏电阻 RG阻值较小，斯密特触发器输入端 A 电压较低，则输出端 Y 输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻 RG电阻增大，斯密特触发器输入端 A 电势升高，当升高到一定值，输出端 Y 由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后， RG阻值减小，斯密特触发器输入端 A 电势逐渐降低，降到一定值，输出端 Y 突然由低电平跳到高电平，则线圈中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．一、光控开关电路分析21．斯密特触发器实质是一个具有特殊功能的非门，当 A 端电势高于 1.6 V 时，Y 端会输出 0.25 V 的低电势，当 A 端电势低于 0.8 V 时，Y 端会输出 3.4 V 的高电势．2．电路分析(1)电磁继电器的工作原理由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭另外的供电电路．如图 2 所示，图中虚线框内即为电磁继电器 J， D 为动触点， E 为静触点．当线圈 A 中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁 B 向下运动，从而带动动触点 D 向下与静触点 E 接触，将工作电路接通，当线圈 A 中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁 B 在弹簧作用下被拉起，动触点 D 与静触点 E 分离，自动切断工作电路．图 2(2)控制电路的原理天较亮时，光敏电阻 RG阻值较小，斯密特触发器输入端 A 电势较低，则输出端 Y 输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻 RG电阻增大，斯密特触发器输入端 A 电势升高，当升高到一定值，输出端 Y 由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后， RG阻值减小，斯密特触发器输入端 A 电势逐渐降低，降到一定值，输出端 Y 突然由低电平跳到高电平，则线圈 A 中不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭．例 1 如图 3 所示为一个逻辑电平检测电路，A 与被测点相接，则( )图 3A．A 为低电平，LED 发光B．A 为高电平，LED 发光C．A 为低电平，LED 不发光D．A 为高电平，LED 不发光解析 A 为低电平时，Y 为高电平，LED 的电压小，不发光；A 为高电平时，Y 为低电平，LED 的电压大，发光，故 B、C 正确．3答案 BC针对训练 1 如图 4 所示的光控电路，用发光二极管 LED 模仿路灯， RG为光敏电阻， R1的最大电阻为 51 kΩ， R2为 330 Ω.白天，光的强度较大，光敏电阻 RG的电阻值较________，加在斯密特触发器 A 端的电压较________，则输出端 Y 输出高电平，发光二极管 LED________(填“导通”或“不导通”)；当天色暗到一定程度时， RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端 A 的电压上升到某个值(1.6 V)，输出端 Y 突然从高电平跳到低电平，则发光二极管 LED________(填“导通”或“不导通”)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的．图 4答案 小 低 不导通 导通解析 白天，光照强度较大，光敏电阻 RG的电阻值较小，加在斯密特触发器 A 端的电压较低，则输出端 Y 输出高电平(电平指某个端点与“地”之间的电压)，发光二极管 LED 不导通；当天色暗到一定程度时， RG阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端 A 的电压上升到某个值(1.6 V)时，输出端 Y 会突然从高电平跳到低电平，则发光二极管 LED 导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的．二、温度报警器电路分析1．电路组成斯密特触发器、热敏电阻、蜂鸣器、滑动变阻器，连接如图 5 所示．图 52．工作原理常温下，调整 R1的阻值使斯密特触发器的输入端 A 处于低电平，则输出端 Y 处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻 RT阻值减小，斯密特触发器输入端 A 电势升高，当达到某一值(高电平)，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声， R1的阻值不同，则报警温度不同．3．报警温度调节要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小 R1的阻值， R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高．4例 2 温度报警器电路如图 6 所示，常温下，调整________的阻值使斯密特触发器的输入端 A 处于低电平，则输出端 Y 处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻 RT阻值______，斯密特触发器的输入端 A 电势______，当达到某一值(高电平)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声． R1的阻值不同，则报警温度不同．图 6解析 常温下，调整 R1的阻值使斯密特触发器的输入端 A 处于低电平，则输出端 Y 处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻 RT阻值减小，斯密特触发器输入端 A 电势升高，当达到某一值(高电平)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出警报声， R1的阻值不同，报警温度不同．答案 R1 减小 升高针对训练 2 如图 7 所示，是一个火警报警装置的逻辑电路图． RT是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小， R 是一个阻值较小的分压电阻．图 7(1)要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元件？(2)为什么温度高时电铃会被接通？(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些， R 的值应大一些还是小一些？答案 见解析解析 (1)温度较低时 RT的阻值很大， R 比 RT小得多，因此 P、 X 之间电压较大．要求此时电铃不响，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门．(2)高温时 RT的阻值减小， P、 X 之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起．(3)由前面分析可知，若 R 较大，由于它的分压作用， RT两端的电压降低，则外界温度不太高时，就能使 P、 X 之间电压降到低电压输入，电铃就能发声，因此 R较大时，反应较灵敏．5三、自动控制电路的分析与设计例 3 如图 8 所示，某小型电磁继电器，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．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是( )图 8A． A 与 B 接信号电压， C 与 D 跟被控电路串联B． A 与 B 接信号电压， C 与 D 跟被控电路并联C． C 与 D 接信号电压， A 与 B 跟被控电路串联D． C 与 D 接信号电压， A 与 B 跟被控电路并联解析 A、 B 接电磁继电器的线圈，所以 A、 B 应接信号电压，线圈电流随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使 C、 D 接通或断开，进而起到控制作用，故正确答案为 A.答案 A光控开关电路分析1．光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关，如图 9 所示为模拟电路，其中 A 为光敏电阻， B 为电磁继电器， C 为照明电路， D 为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄、日落灯亮的效果．图 9答案 见解析图解析 电路连接如图所示．当天亮时，光线照射光敏电阻 A，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，电磁继电器 B 工作，吸下衔铁使触点断开，路灯熄灭．当夜晚降临，光线变暗，光敏电阻 A 的阻值增大，控制回路电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮．6自动控制电路的分析与设计2.某仪器内部电路如图 10 所示，其中 M 是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上， a、 b、 c 三块金属片间隙很小( b 固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是( )图 10A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮答案 B解析 当汽车向右加速时， M 向左移动，与 a 接触，乙灯亮；当汽车刹车时， M 向右移动，与 c 接触，甲灯亮．3．如图 11 所示是自动水位报警的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头 3 断开，与触头 2 接触．若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在________位置(填“A”或“B”)．图 11答案 B A解析 水位较低时，线圈中没有电流，衔铁 1 与触头 3 接触，这时应绿灯亮，所以绿灯泡应安在 A 位置，当高出一定水位时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁 1，使它与触头 3 断开，与触头 2 接触，这时应红灯亮，所以红灯泡应安在 B 位置．7(时间：60 分钟)题组一 光控开关电路分析1．逻辑电路在电子线路中有着重要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．图 1 中 RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会明显减小． R 是可调电阻，起分压作用． “非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号，J 为路灯总开关控制电路，它在获得高电压时才启动(图中未画出路灯电路)．图 1(1)当天黑时， RG的阻值变________， “非”门电路获得________电压，J 得到________电压．(填“大” 、 “小”或“高” 、 “低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较暗时才会自动接通开关，应将 R 的阻值调________(填“大”或“小”)一些．答案 (1)大 低 高 (2)大解析 (1)天黑时，光线减弱，光敏电阻 RG的阻值变大，A 端输入低电压，Y 端输出高电压，J 得到高电压，开始控制路灯工作．(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将 R 的阻值调大，使 A 端输入电压较高，当天色较暗时， RG的电阻变大，A 端的电压降低，Y 端的电压升高，J 得到高电压，开始控制路灯工作．2．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源按如图 2 甲所示电路连接，制成光电报警装置．当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声．①光敏电阻：光敏电阻受光照射后，阻值会变小．②干簧管继电器开关：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图乙所示，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态．当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下回复到分离状态．试说明光电报警器的工作原理．8图 2答案 当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的分离状态变成闭合状态，蜂鸣器电路接通，蜂鸣器发声；反之，当没有光照射或光照很微弱时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小，干簧管内的两个铁质簧片处于分离状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发声．题组二 温控开关电路分析3．如图 3 所示为用热敏电阻 R 和继电器 L 等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则( )图 3A．当温度降低到某一数值，衔铁 P 将会被吸下B．当温度升高到某一数值，衔铁 P 将会被吸下C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在 C、 D 端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在 A、 C 端答案 B解析 当温度降低到某一数值，热敏电阻 R 的阻值增大，电路中电流减小，继电器 L 对衔铁 P 吸引力减小， P 将不会被吸下，故 A 错误．当温度升高到某一数值，热敏电阻 R 的阻值减小，电路中电流增大，继电器 L 对衔铁 P 吸引力增大， P 将会被吸下，故 B 正确．恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，A、 B 端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在 A、 B 端，故 C、D 错误．4．如图 4 所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理．图 4答案 见解析解析 当开关 P 在弹簧拉力作用下拉到上面与 a 接触时，电热丝工作；随着温度升高，热9敏电阻温度升高，阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把 P吸到 b，电热丝停止工作，指示灯亮．题组三 自动控制电路的分析与设计5．如图 5 所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，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．以下说法中正确的是( )图 5A．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，铁芯 2 不能被吸入线圈中D．若 a、 b 处输入交变电流，铁芯 2 仍能被吸入线圈中答案 AD解析 铁芯被通电螺线管磁化．6．某同学设计的家庭电路保护装置如图 6 所示，铁芯左侧线圈 L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈 L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关 K，从而切断家庭电路．仅考虑 L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有( )图 6A．家庭电路正常工作时， L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时， L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关 K 将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关 K 将被电磁铁吸起答案 ABD解析 由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项 A 正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起 L2的磁通量的变化，选项 B 正确，C 错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈 L1中磁场变化引起 L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起 K，切断家庭电路，选项 D 正确．107．如图 7 是一种防汛报警器的原理图，S 是触点开关， B 是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有浮子 A，请你说明这种报警器的工作原理．图 7答案 见解析解析 由题图可以看出，水面上升时，浮子 A 在漏斗形的竹片圆筒内上浮，顶起金属板．当水面上升达到警戒水位时，使触点开关 S 闭合，电磁铁电路连通，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁使报警电路的触点开关闭合，灯亮发出防汛警报．