2015-2016学年高中物理 第六章 传感器（课件+试题）（打包9套）新人教版选修3-2.zip

1传感器及其工作原理[全 员 参 与 ·基 础 练 ]1．关于传感器的下列说法正确的是( )A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的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压的变化来传递信号的D．以上说法都不正确【解析】 半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，所以选项 A 错误，选项 B 正确．传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量的变化，所以选项 C 错误．【答案】 B2．(2015·仙桃八中高二检测)关于传感器及其作用，下列说法正确的是( )A．传感器一定是把非电学量转换为电学量B．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、处理和控制D．电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器【解析】 传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温度、光、声、磁、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系．电磁感应是原理，不是元件和装置，不能称为传感器．【答案】 C3．(多选)(2015·临沂高二检测)对负温度系数的热敏电阻，正确的叙述是( )A．受热后，电阻随温度的升高而迅速减小B．受热后，电阻基本不变C．热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高D．以上说法都不对【解析】 负温度系数的热敏电阻随温度的升高其电阻值减小，热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高．【答案】 AC4．(多选)美国科学家 Willard S．Boyle 与 George E．Smith 因电荷耦合器件(CCD)的重要发明获得 2009 年度诺贝尔物理学奖．CCD 是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有( )A．发光二极管 B．热敏电阻C．霍尔元件 D．干电池【解析】 热敏电阻可以把温度转化为电学量，霍尔元件可以把磁感应强度转化为电压这个电学量，所以选项 B、C 正确；发光二极管具有单向导电性，可以发光，但不能做传感器，A 错误，干电池是电源，不是传感器，D 错误．【答案】 BC2图 6­1­125．如图 6­1­12 所示是观察电阻 R 随温度变化情况的示意图．现在把杯中的水由冷水换为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )A．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(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D．如果 R 为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显【解析】 若为金属热电阻，温度升高后，电阻变大，但由于金属热电阻灵敏度较差，故欧姆表读数变大且不明显，选项 A、B 错误．若为用半导体材料制作的热敏电阻，由于热敏电阻的灵敏度较高，读数将明显变化，选项 C 正确、选项 D 错误．【答案】 C6．(多选)如图 6­1­13 所示，用光敏电阻 LDR 和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )图 6­1­13A．严重污染时，LDR 是高电阻B．轻度污染时，LDR 是高电阻C．无论污染程度如何，LDR 的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响【解析】 严重污染时，透过污水照到 LDR 上的光线较少，LDR 电阻较大，A 对，B 错；LDR 由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C 错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响 LDR 的电阻，D 对．【答案】 AD7．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C．改变磁场 D．改变电容【解析】 根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机时电热器工作，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温度、湿度的变化而工作就成了室内烘干机．【答案】 D36­1­148．(多选)霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的磁传感器品族，得到广泛应用．如图 6­1­14 为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流 I 由正电荷定向运动形成．下列说法正确的是( )A． M 点电势比 N 点电势高B．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度C．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量D．若保持电流 I 恒定，则霍尔电压 UH与 B 成正比【解析】 当正电荷在导体中运动时，运动电荷在洛伦兹力作用下向 N 板聚集， M 板感应出等量的负电荷，所以 M 点电势比 N 点电势低，A 错误；根据霍尔元件的特点可知，B、C 正确；因霍尔电压的公式 UH＝ k ，当保持电流 I 恒定时，则霍尔电压 UH与 B 成正比，IBdD 正确．【答案】 BCD [超 越 自 我 ·提 升 练 ]9．某同学设计的散热排风控制电路如图 6­1­15 所示， M 为排风扇， R 是可变电阻， R0是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小．控制开关电路具有下列特性：当 A 点电势φ A＜ φ 0时，控制开关处于断路状态；当 φ A≥ φ 0时，控制开关接通电路， M 开始运转．下列说法中正确的是( )图 6­1­15A．环境温度升高时， A 点电势升高B．可变电阻 R 阻值调大时， A 点电势降低C．可变电阻 R 阻值调大时，排风扇开始工作的临界温度升高D．若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作【解析】 当环境温度升高时，半导体热敏电阻 R0的阻值随温度升高而减小．则电路中的电流增大，所以 A 点的电势升高，故 A 正确；可变电阻 R 阻值调大时，导致电路的电流减小，则 A 点电势升高，故 B 错误；可变电阻 R 阻值调大时，导致电路的电流减小，则A 点电势升高，由于当 A 点电势 φ A＜ φ 0时，控制开关处于断路状态；当 φ A≥ φ 0时，控制开关接通电路， M 开始运转．工作临界温度没变，而是提前被接通，故 C 错误；若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，当温度升高时，其阻值增大，导致 A 点电势降低，则开关会处于断开状态，所以起不到散热排风的作用，故 D 错误．【答案】 A410．如图 6­1­16 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( )图 6­1­16A． R3的电阻变小， a 点电势高于 b 点电势B． R3的电阻变小， a 点电势低于 b 点电势C． R3的电阻变大， a 点电势高于 b 点电势D． R3的电阻变大， a 点电势低于 b 点电势【解析】 光敏电阻随光强的增大而减小，故当用光照射电阻 R3时， R3的电阻变小；此时 R3两端的电压减小，则 a 点的电势升高，而 b 点电势不变，故 a 点电势高于 b 点电势；选项 A 正确．【答案】 A图 6­1­1711．如图 6­1­17 所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置， R1为光敏电阻、 R2为定值电阻， A、 B 接监控装置．则( )①当有人通过而遮蔽光线时， A、 B 之间电压升高②当有人通过而遮蔽光线时， A、 B 之间电压降低③当仅增大 R2的阻值时，可增大 A、 B 之间的电压④当仅减小 R2的阻值时，可增大 A、 B 之间的电压A．①③ B．①④ C．②③ D．②④【解析】 R1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮蔽光线时， R1的阻值变大，回路中的电流 I 减小， A、 B 间的电压 U＝ IR2减小，故①项错误，②项正确．由闭合电路欧姆定律得： U＝ E－ I(R1＋ r)，当仅增大 R2的阻值时，电路中的电流减小， A、 B间的电压 U 增大，故③项正确．当减小 R2的阻值时，电路中的电流增大， A、 B 间的电压 U减小，故④项错误．应选 C.【答案】 C图 6­1­1812．(多选)(2014·长沙一中高二检测)如图 6­1­18 所示电路中，电源电动势为 E，内阻为 r， Rt为负温度系数热敏电阻， R 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( )5A．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【解析】 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．【答案】 AC13．(多选)在如图 6­1­19 甲所示的电路中， RT是半导体热敏电阻，其电阻 RT随温度T 变化的关系图象如图乙所示，当 RT所在处温度升高时，下列关于通过理想电流表的电流I， ab 间电压 U 和电容器电量 q 的说法正确的是( )图 6­1­19A． I 变大， U 变大B． I 变大， U 变小C． U 变小， q 变小D． U 变大， q 变大【解析】 当 RT所在处温度升高时， RT减小，并联部分电阻减小，总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知：干路电流 I 增大，路端电压 U 变小， RT和 R2并联的电压 U 并＝ E－ I 总 (R1＋ r)， I 总 增大， E、 R1、 r 均不变，则 U 并 减小，通过 R2的电流 I2减小，通过电流表的电流 I＝ I 总 － I2， I 总 增大， I2减小，则 I 变大．所以 I 变大， U 变小．根据公式C＝ ，在电容不变的情况下，电压减小，故带电量 Q 减小，故 BC 正确．QU【答案】 BC1实验：传感器的应用1．(多选)如图 6­3­9 所示为一个逻辑电平检测电路，A 与被测点相接，则( )图 6­3­9A．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．【答案】 BC2．如图 6­3­10 所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是( )图 6­3­10A．温度升高至 74 ℃时，L 1亮灯报警B．温度升高至 74 ℃时，L 2亮灯报警C．温度升高至 78 ℃时，L 1亮灯报警D．温度升高至 78 ℃时，L 2亮灯报警【解析】 当温度低于 78 ℃时，线圈中没有电流，此时灯 L1亮，但不报警，当温度升高到 78 ℃时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁，灯 L2被接通，所以灯 L2亮且报警．【答案】 D图 6­3­113．(多选)如图 6­3­11 所示是一种延时开关．当 S1闭合时，电磁铁 F 将衔铁 D 吸下，C 线路接通，当 S1断开时，由于电磁感应作用， D 将延迟一段时间才被释放．则( )A．由于 A 线圈的电磁感应作用，才产生延时释放 D 的作用B．由于 B 线圈的电磁感应作用，才产生延时释放 D 的作用C．如果断开 B 线圈的 S2，无延时作用2D．如果断开 B 线圈的 S2，延时将变长【解析】 根据题中所提示的信息，不难发现延时开关的基本工作原理：当 S1闭合时，电磁铁 F 将衔铁 D 吸下， C 线路接通．这时虽然 B 线圈的 S2闭合，但通过它的磁通量不变，所以没有电磁感应现象发生．当 S1断开时， A 线圈立即断路，不会发生电磁感应，但通过B 线圈的磁通量减少，由于 B 线圈的电磁感应作用，才产生延时释放 D 的作用，选项 B 正确．如果此时断开 B 线圈的 S2，则 B 线圈虽然产生感应电动势，但不产生感应电流，不能吸引衔铁 D，无延时作用，选项 C 正确．【答案】 BC4．如图 6­3­12 所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路．其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机的定子，由于家用交流电是单向，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的支路中串联有一个 PTC 元件．这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器．电流流过 PTC 元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转起来正常以后，PTC 元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是( )图 6­3­12①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少②电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少③电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的④电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变A．①③ B．②④ C．①④ D．②③【解析】 启动时，由于 PTC 元件温度低电阻小，故耗电多，②正确；启动后，随PTC 元件温度升高，PTC 元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，则④正确．【答案】 B5．如图 6­3­13 所示是红外线遥控接收器，甲图为外形，乙图为电路，电路中 G 为红外线接收头 OUT，LED 为发光二极管， R 为电阻，阻值约为 510 Ω，HTD 为压电陶瓷喇叭，当接收头未接收到红外线时，接收器不发声．当用遥控器对准接收头(30 m 以内)发射红外线时：图 6­3­13(1)会产生什么现象？(2)接收头的作用原理是什么？【解析】 (1)陶瓷喇叭发出“嘟嘟”的响声，同时发光二极管被点亮闪烁．3(2)接收头 G 是接收红外线的．当未接收到红外线时，接收头输出端为高电平，喇叭不响，二极管不会发光；当接收头接收到红外线时，接收头输入端为高电平，输出端为低电平，喇叭会响，同时二极管会发光．此实验演示了红外线能够实现远距离遥控．【答案】 见解析 [超 越 自 我 ·提 升 练 ]图 6­3­146．目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关．该延时开关的简化原理图如图 6­3­14 所示．图中 D 是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)， R 为限流电阻，K 为按钮式开关，虚线框内 S 表示延时开关电路，当 K 按下接通电路瞬间，延时开关触发，相当于 S 闭合．这时释放 K 后，延时开关 S 约在 1 分钟后断开，电灯熄灭．根据上述信息和电原理图，我们可推断：按钮开关 K 按下前，发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关 K 按下再释放后，电灯 L 发光持续时间约________分钟，这一过程中发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”)．限流电阻 R 的阻值和灯丝电阻 RL相比，应满足 R________RL的条件．【解析】 开关 K 按下前，二极管、灯泡、电阻 R、电源组成串联电路，所以二极管是发光的．按钮开关 K 按下再释放后，由于延时开关的作用，灯 L 发光时间为 1 分钟，此时二极管被短路，所以二极管是熄灭的．【答案】 发光的 1 熄灭的 ≫7．(2014·大同高二检测)传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)．例如，热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图 6­3­15 甲所示，图 6­3­15 乙是由热敏电阻 Rt作为传感器制作的简单自动报警器的线路图，问：图 6­3­15(1)为了使温度过高时报警铃响， c 应接在________(选填“ a”或“ b”)点；(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片 P 向________移动(选填“左”或“右”)；(3)如果在调试报警器达到到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片 P 都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是_________________________________________________________________________________________.【解析】 (1)由图甲可知当温度升高时 Rt的阻值减小，通过线圈的电流变大，线圈4的磁通量变大，对衔铁的引力变大，可与 a 点接触，欲使报警器报警， c 应接在 a 点．(2)若使启动报警的温度提高些，可使电路的相对电流减小一些，以使得热敏电阻 Rt的阻值减小得更大一些，所以将滑动变阻器滑片 P 向左移动，增大滑动变阻器接入电路的阻值．(3)在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片 P 都不能使报警器工作，可能是通过线圈的电流太小或线圈匝数太少，线圈的磁通量小，对衔铁的引力较小，也可能是弹簧的弹力较大，线圈的磁力不能将衔铁吸引到和 a 接触的状态，还可能是乙图电源电压太低．【答案】 (1) a (2)左(3)可能是乙图中的电源电压太低或电流太小或继电器线圈匝数太少或弹簧劲度系数太大8．如图 6­3­16 是一个报警器装置的逻辑电路图， 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，A 为斯密特触发器输入端．图 6­3­16(1)为什么在高温时电铃会响起？(2)为了提高电路的灵敏度，即将报警温度调得低些，那么 R 的值应该大一些还是小一些？【解析】 (1)热敏电阻的温度上升， RT变小，A 的电压低到某一值时，Y 会由低电平跳到高电平，加在电铃两端的电压变大，电铃响起．(2)若 R 的值大一些，由于它的分压作用，使 RT两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使 PX 之间电压降到低电压输入，而当 A 的电压降低到某一值时，Y 会由低电平跳到高电平，加在电铃两端的电压变大，电铃响起．【答案】 (1)见解析 (2) R 的值应大一些1第六章传感器命题报告知识点 简单 中等 较难传感器及其工作原理 1、2、5 9、10传感器的应用 3、4、6、7 8、11 15、16实验：传感器的应用 12、13、14时间：60 分钟 满分：100 分一、选择题(本大题共 10小题，每小题 5分，共 50分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求，全部选对的得 5分．选不全的得 3分，有选错或不答的不得分)1．(多选)(2014·如皋高二检测)下列说法正确的是( )A．热敏电阻是把热量这个热学量转为电阻这个电学量B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差C．电熨斗中的双金属片是温度传感器D．霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件【解析】 热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，A 错误，B、C、D 正确．【答案】 BCD2．(多选)当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器说法中，正确的是( )A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器B．电子体温计主要是采用了温度传感器C．电脑所用的光电鼠标主要是采用声波传感器D．电子秤主要是采用了力电传感器【解析】 电视机对无线遥控信号的接收采用了红外线传感器，电脑所用的光电鼠标主要采用了光传感器，所以 A、C 项错误．【答案】 BD3．2007 年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“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】 本题考查了基本物理知识．热敏电阻可应用于温度测控装置中，A 说法正确；光敏电阻是将光信号转换为电信号的传感器，B 说法正确；电阻丝中通过电流时会产生热效应，可应用于电热设备中，C 说法正确；电阻对直流和交流均起到阻碍的作用，D 说法错误．【答案】 D4．某仪器内部电路如图 1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，下列说法正确的是( )2图 1A．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【解析】 汽车匀速时， a、 b、 c金属片不接触，所以甲、乙灯都不亮；当加速前进时， M受合外力向右，故 b向后运动与 a接触，乙灯亮；同理当刹车时， b向前运动与 c接触，甲灯亮，故选 B.【答案】 B5．(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图 2所示电路中的 A、 B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是( )图 2A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻【解析】 一般定值电阻的阻值不会随光照强度或温度的变化而变化太大；对于热敏电阻来说，热敏电阻的阻值会随温度的升高而逐渐变小，它对温度的反应是十分灵敏的；对于光敏电阻来说，它的阻值随光照强度的变化而变化，当光照强度增强时光敏电阻的电阻值会随之而减小．本题是采用用黑纸包裹和放入热水中两个条件来改变电阻周围的环境的．不管放入热水中还是用黑纸包裹，一般电阻的阻值都不会发生太大变化；若电阻是光敏电阻，则当用黑纸包裹电阻时欧姆表的示数会有明显的改变；而当电阻是热敏电阻时，当把电阻放在热水中时，电阻值会发生明显的变化．所以本题答案是 A、C.【答案】 AC6．(多选)如图 3是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为 103 ℃时，下列说法中正确的是( )3图 3A．常温下感温磁体具有较强的磁性B．当温度超过 103 ℃时，感温磁体的磁性较强C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过 103 ℃，这时开关按钮会跳起D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到 103 ℃，开关按钮就不会自动跳起【解析】 感温磁体在常温下磁性较强，当温度超过“居里温度”时会突然失去磁性，A项正确，B 项错误；只要锅底的温度超过 103 ℃，感温磁体就失去磁性，开关按钮会跳起，但常压下烧水，不会超过 103 ℃.所以水开后开关按钮不会自动跳起，要想自动跳起，只有水被烧干后，C 项、D 项正确．【答案】 ACD7．(2014·上饶四校联考)如图 4是电熨斗的结构图，下列说法不正确的是( )图 4A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属B．常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断【解析】 由电路可知：温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离，因此双金属片上层金属的膨胀系数应大于下层金属，A 错、B 对；需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，双金属片虽发生弯曲也不使触点分离，应使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，C对；利用双金属片热胀冷缩是控制电路的通断，D 对．【答案】 A8．在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是 PTC元件，PTC 元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率 ρ 随温度 t的变化关系如图 5所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能．对此，以下判断正确的是( )4图 5①通电后，其电功率先增大，后减小②通电后，其电功率先减小，后增大③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1和 t2之间的某一值不变A．①③ B．②③ C．②④ D．①④【解析】 当电热灭蚊器温度由 0升到 t1的过程中，电阻器的电阻率 ρ 随温度升高而减小，其电阻 R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压 U保持不变，由 P＝ 知灭蚊器的U2R热功率 P逐渐增大，当 t＝ t1时， P＝ P1达到最大．当温度由 t1升高到 t2的过程中， ρ 增大， R增大， P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率 P′也就越大；因此在这之间的某一温度 t3会有 P＝ P3＝ P′，电热功率等于散热功率，即达到保温．当 t＜ t3， P＞ P′，使温度自动升高到 t3；当tt3， PP′，使温度自动降为 t3，实现自动调温，正确选项为 D.【答案】 D图 69．传感器是一种采集信息的重要器件．如图 6所示为测定压力的电容式传感器， A为固定电极， B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器．可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容．现已知该电容式传感器充电完毕且电荷量不变，将它与静电计相连，如图所示．当待测压力增大时( )A．电容器的电容将增大，静电计指针偏角将增大B．电容器的电容将增大，静电计指针偏角将减小C．电容器的电容将减小，静电计指针偏角将减小D．电容器的电容将不变，静电计指针偏角不变【解析】 本题考查电容器、传感器等有关知识当压力增大时，平行板间距 d减小，根据 C＝ 可知，电容器的电容增大，电容器所带电荷量 Q不变，根据 C＝ 可知，电压ε S4π kd QU减小，则静电计指针偏角减小，B 正确．【答案】 B10．(多选)振弦型频率传感器的结构如图 7所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的振动频率越大．这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化．下列说法正确的是( )5图 7A．当软铁块与磁铁靠近时， a端电势高B．当软铁块与磁铁靠近时， b端电势高C．膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高D．膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高【解析】 当铁块靠近磁铁时，铁块被磁化，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可知，感生电流的磁场方向应与原磁场变化方向相反，因此 b端电势比 a端电势高，选项 B正确；膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，所以选项 C正确．【答案】 BC二、填空题(本题共 3小题，共 20分，把答案填在题中的横线上)11．(6 分)广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的．在图 8甲中，电源的电动势 E＝9.0 V，内电阻可忽略；G 为内阻不计的灵敏电流表； R0为保护电阻； R为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如图 8乙的 R­t图象所示．则热敏电阻 R与摄氏温度 t的关系为 R＝________；闭合开关 S，当 R的温度等于 40 ℃时，电流表示数 I1＝2.25 mA，则当电流表的示数I2＝3.6 mA 时，热敏电阻 R的温度是________℃.图 8【解析】 根据图乙直线的特点求出热敏电阻 R与摄氏温度 t的关系，设 R＝ kt＋ b，根据 t＝0 时， R＝4.25 kΩ(此处易误读为 R＝4.5 kΩ，要小心)，得 b＝4.25 kΩ，再根据 t＝120 ℃时， R＝2 kΩ，得 k＝ ＝－ 0.01875，所以得 R与 t的关系为2－ 4.25120R＝－1.875×10 －2 t＋4.25.由图甲，有 E＝ I(R＋ R0)，由图乙读出，当 t＝40 ℃时， R＝3.5 kΩ，代入得9＝2.25×(3.5＋ R0)，可求出 R0＝0.5 kΩ，又有 9＝3.6×(0.5＋ R)，解得 R＝2 kΩ，查题图乙得 t＝120 ℃.【答案】 －1.875×10 －2 t＋4.25 12012．(6 分)如图 9(a)是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验．采用 DIS方法对模型进行测量，其结果如图 9(b)中电脑屏幕所示．6图 9(1)图(a)中的传感器为________传感器；(2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面．对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图(b)电脑屏幕上的________(填“ a”“b”或“ c”)；(3)如增大小球在斜槽上的高度，在图(b)中大致画出小球能过凸形桥甲时的压力图线．【解析】 (1)该传感器把力信号转化为电信号，属于力电传感器；(2)小球经过凸形桥甲的最高点时，压力小于重力，其相对应的图线应是电脑屏幕上的 c；(3)增大小球在斜槽上的高度，小球经凸形桥甲的最高点时压力更小，其图线与 c相比较，最低点应更低一些．【答案】 (1)力电 (2) c (3)图略，图线与 c相比较，最低点更低一些13．(8 分)一台臭氧发生器 P的电阻为 10 kΩ，当供电电压等于 24 V时能正常工作，否则不产生臭氧．现在用这种臭氧发生器制成自动消毒装置，要求它在有光照时能产生臭氧．在黑暗时不产生臭氧，拟用一个光敏电阻 R1对它进行控制， R1的阻值在有光照时为100 Ω、黑暗时为 1000 Ω，允许通过的最大电流为 3 mA；电源 E的电压为 36 V、内阻不计；另有一个滑动变阻器 R2，阻值为 0～100 Ω，允许通过的最大电流为 0.4 A；一个开关 S和导线若干．臭氧发生器 P和光敏电阻 R1的符号如图 10所示．设计一个满足上述要求电路图，图中各元件要标上字母代号，其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母 A、 B.(电路图画在方框内)图 10【解析】 臭氧发生器正常工作时电流 I＝ A＝24×10 －4 A＝2.4 mA.R1允2410×103许通过的最大电流为 3 mA，所以用 R1与 P串联，由于滑动变阻器值 R2远小于 P的电阻，所以采用滑动变阻器分压式接法．电路如图所示．【答案】 见解析三、计算题(本题共 3小题，共 30分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)14．(8 分)用煤气烧水时，如果水开了，不及时关掉煤气，时间长了，会发生火灾，请设计一报警器，水开时，能及时报警，提醒主人及时关掉煤气？【解析】 如图所示，当 t上升到一定温度时， Rt变得较小， AB间电压变得较大，使7蜂鸣器 D工作报警．【答案】 见解析图 1115．(10 分)在航天事业中要用角速度计测得航天器的自转角速度 ω ，结构如图 11所示，当系统绕轴 OO′转动时元件 A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号，成为航天器的制导信号源，已知 A质量为 m，弹簧的劲度系数为 k，原长为 l0，电源电动势为 E，内阻不计，滑动变阻器总长为 l，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器触头 P在中点，与固定接头Q正对，当系统以角速度 ω 转动时，求：(1)弹簧形变量 x与 ω 的关系式．(2)电压表示数 U与角速度 ω 的关系式．【解析】 (1)由圆周运动规律知 kx＝ mω 2R＝ mω 2(l0＋ x)即 kx－ mω 2x＝ mω 2l0，所以 x＝ .mω 2l0k－ mω 2(2)由串联电路的规律知 U＝ E＝ .xl mω 2l0El（ k－ mω 2）【答案】 (1) x＝mω 2l0k－ mω 2(2)U＝mω 2l0El（ k－ mω 2）16．(12 分)图 12(甲)为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈 L的电流．电路中电灯的电阻 R1＝6.0 Ω，定值电阻 R＝2.0 Ω， AB间电压U＝6.0 V．开关 S原来闭合，电路处于稳定状态，在 t1＝1.0×10 －3 s时刻断开开关 S，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图 12(乙)所示．8图 12(1)求出线圈 L的直流电阻 RL；(2)指出图(甲)中断开开关后通过电灯的电流方向；(3)在 t2＝1.6×10 －3 s时刻线圈 L中的感应电动势的大小是多少？【解析】 (1)由图读出，开始时流过电感线圈 L的电流 I0＝1.5 A由欧姆定律 I0＝ ，解得 RL＝ － R＝2 Ω.URL＋ R UI0(2)电流方向向左．(3)由图读出， t2＝1.6×10 －3 s时刻线圈 L的电流 I＝0.30 A线圈 L此时是一个电源，由全电路欧姆定律 E＝ I(RL＋ R＋ R1)，得 E＝3.0 V.【答案】 (1)2 Ω (2)电流方向向左 (3)3.0 V附加题(本题供学生拓展学习，不计入试卷总分)17．如图 13是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图，利用电压表(内阻很大)的示数来指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计．滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表的示数为零．设变阻器的总电阻为 R，总长度为 L，电源电动势为E，内阻为 r，限流电阻为 R0，弹簧的劲度系数为 k.若不计一切摩擦和其他阻力．图 13(1)求出电压表示数 Ux与所称物体质量 m的关系式；(2)由(1)的计算结果可知，电压表示数与待测物体质量不成正比，不便于制作刻度．为使电压表示数与待测物体质量成正比，请利用原有器材进行改进，在图的基础上完成改进后的电路原理图，并得出电压表示数 Ux与待测物体质量 m的关系式．【解析】 (1)由胡克定律知 mg＝ kx， R连入电路中的有效电阻 Rx＝ ·x＝ ，根据RL mgRkL闭合电路的欧姆定律可知 I＝ ，则 Ux＝ I·Rx＝ .ER0＋ r＋ Rx mgERkL（ R0＋ r） ＋ mgR(2)改进后的电路图如图所示，电路电流 I′＝ ，电压表示数 Ux＝ I′ Rx＝ER0＋ R＋ r9· · ＝ .ER0＋ r＋ R RL mgk mERg（ R0＋ r＋ R） Lk【答案】 (1) (2)mgERkL（ R0＋ r） ＋ mgR mERg（ R0＋ r＋ R） Lk