1、第六章 传感器(时间：90 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分)1利用半导体材料可以制成 ( )A标准电阻 B热敏电阻C光敏电阻 D晶体管2.如图 1 所示是电阻 R 随温度 T 变化的图象，下列说法中正确的是( )A图线 1 是热敏电阻的 R T 关系图象，它是用金属材料制成的B图线 2 是热敏电阻的 R T 关系图象，它可以用半导体材料制成C图线 1 的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 图 1D图线 2 的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高3电子秤使用的是 ( )A超声波传感器 B温度传感器C压力传感器 D红外线传感器4下列说法正
2、确的是 ( )A热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量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5压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图 2 甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球小车向右做直线运动过程中，电流表示数变化与时间 t 的关系如图乙所示，下列判断正确的是 ( )图 2A从 t1到 t2时间内，小车做匀速直线运动B从 t1到 t2时间内，小车做匀加速直线运动C从 t2到 t3时间内，小车做匀速直线运动D从
3、 t2到 t3时间内，小车做匀加速直线运动6.电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图 3 所示 Q 是绝缘支架，薄金属膜 M 和固定电极 N 形成一个电容器，被直流电源充电当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流当膜片向右运动的过程中，有( )A电容变大B电容变小 图 3C导线 AB 中有向左的电流D导线 AB 中有向右的电流7.如图 4 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4A A
4、 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8.如图 5 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定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须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，当电动机转动正常以后，PTC 元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下
5、判断正确的是( ) 图 5电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少 电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少 电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的 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 BC D9为了保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有一定的滚动而不是纯滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制，为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是 ABS 防抱死系统如图 6 是电磁脉冲传感器示意图， B 是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁
6、质齿轮 A，齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是( )图 6A车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流B车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流C车轮转速减慢时，输出电流的周期变小，电流强度也变小D车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流强度也变大10.如图 7 所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置 R 是滑动变阻器它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属滑片向下移动时( ) 图 7A电路中的电流减小，油箱油面降低B电路中的电流减小，油箱油面升高C电路中
7、的电流增大，油箱油面降低D电路中的电流增大，油箱油面升高二、填空题(本题共 2 小题，共 16 分)11(8 分)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 8 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)和显示体重大小的仪表 (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 1107 Pa，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可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为 4.8 V，取 g
8、10 m/s 2.请回答： 图8压力 F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 电压 R/ 300 270 240 210 180 150 120 (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 20 mA，这个人的质量是_kg.12(8 分)光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，比如用于街道路灯的自动控制如图 9 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 9三、计算题(本题共 3 小题，共 44 分)1
9、3.(12 分)如图 10 所示，电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温，又不会把饭烧焦的家用电器它的电路由控制部分 AB 和工作部分 BC 组成K 1是限温开关，手动闭合，当温度达到 103 时自动断开，不能自动闭合K 2是自动开关，当温度超过 80 时自动断开，温度低于 70 时自动闭合 R2是限流电阻，阻值为 2 140 ， R1是工作电阻，阻值为 60 .锅中放好适量的米和水，接通电源(220 V，50 Hz)，手动闭合 K1后，电饭锅就能自动煮好米饭并保温试问：图 10(1)加热过程电饭锅消耗的电功率 P1是多大？K 1、K 2都断开时电饭锅消耗的电功率 P2是多大？(2)接通电源后没有
10、手动闭合 K1，能煮熟饭吗？为什么？14(14 分)如图 11 所示，图甲是我市某中学在研究性学习活动中，吴丽同学自制的电子秤原理示意图，目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，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，滑片恰好停在变阻器 R 的最上端，此时电压表示数为零设变阻器总电阻为 R，总长度为 L，电源电动势为 E，内阻为 r，限流电阻阻值为 R0，弹簧劲度系数为 k，不计一切摩擦和其他阻力图 11(1)推导出电压表示数 U 用所称物体质量 m 表示的关系式；(2)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
11、改进，在图乙的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压表示数 U 用所称物体质量 m 表示的关系式15(18 分)如图 12 所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度金属球的质量为 m，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在 O 点， AB 是一根长为 L 的均匀电阻丝，其阻值为 R，金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中心 C 焊接一根导线，从 O 点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表 (金属丝和导线电阻不计)图中虚线 OC 与 AB 垂直，且 OC h，电阻丝 AB 接在电压为 U 的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使 AB 与车前进的方向保持水平
12、列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表 的读数变化可以测出加速度的大小 图12(1)当列车向右做匀加速直线运动时，试推导出加速度 a 与电压表读数 U的关系式( a用 U、 U、 L、 h 及重力加速度 g 等表示)；(2)用推导出的 a 与 U的关系式说明表盘上 a 的刻度是否均匀？(3)C 点设置在电阻丝 AB 中点的原因是什么？对电压表的选择应有什么特殊要求？答案1BCD 2BD 3C 4BCD 5D 6AC 7A 8B 9B 10D 11(1)1.610 2 (2)5012如图所示解析 本题考查光敏电阻的特性及在传感器中的应用，同时考查电路的
13、连接在能力方面重点考查学生的实验与探究能力当天亮时，光线照射光敏电阻 A，使其阻值迅速减小，控制回路电流增大，继电器 B 工作，吸住衔铁使触点断开，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13见解析解析 (1) P1 807 W， P2 22 W.U2R1 U2R1 R2(2)若 K1未手动闭合，开始时 K2总是闭合的， R2被短路，功率为 P1，当温度上升到 80 时，K 2自动断开，功率降为 P2，温度降低到 70 ，K 2自动闭合，如此重复，温度只能在 70 80 之间变化，故不能煮熟饭14见解析解析 (1)当在托盘中放
14、质量为 m 的物体后，弹簧被压缩 x，则有 mg kx 此时滑动变阻器滑片以上的阻值设为 R1，则 R1 RxL由闭合电路欧姆定律得 IER1 R0 r电压表的示数为 U IR1联立以上各式解得UmgREmgR kL R0 r(2)改进后的电路原理图如图，设电流为 I， IER R0 r电压表的示数为 U， U I R1联立解得 UmgREkL R0 R r15见解析解析 (1)设列车加速度为 a 时，小球偏离竖直方向 角，此时小球受力情况如图所示，根据牛顿第二定律得mgtan ma.因为 tan ，DCh由两式得 a gDCh又设列车加速度为 a 时，电压表读数为 U ，UU RDCRAB DCL由式得 U L/U，DC将式代入式得 a U LgUh(2)由式可知， g、 L、 U、 h 均为常数，则列车加速度 a 与电压表读数 U成正比，可将电压表中刻度一一对应地改成加速度 a 的数值，因而可知表盘上加速度 a 的刻度与电压表的刻度一样，是均匀的(3)原因是列车可能加速运动也可能减速运动(加速度方向随之变化)；所选择的电压表中间刻度应为零
