1、1课时跟踪检测（十二）生活中的传感器 简单的光控和温控电路（选学）1用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程，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电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：选 A 电视遥控器和红外报警装置工作时都是将光信号转换为电信号，则 A 选项正确；而 B 选项是将声音信号转换为电信号，C 选项是感知压力来传递信息，D 选项是通过温度来控制电路。2(多选)如图 1 所示是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是( )图 1A常温时上下触点是接触的B双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向
2、下弯曲C原来温度控制在 80 断开电源，现要求 60 断开电源，应使调温旋钮下调一些D由熨烫丝绸衣物状态转变为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些解析：选 ABD 常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源。切断温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，A、B、D 对，C 错。3(多选)全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水的程序时，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(如图 2 所示)。以下说法中正确的是( )图 2A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
3、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2C若 a、 b 处输入交变电流，则铁芯 2 不能被吸入线圈中D若 a、 b 处输入交变电流，则铁芯 2 仍能被吸入线圈中解析：选 AD 若输入的控制电流由 a 流入，由 b 流出，则螺线管左端为 N 极，右端为S 极；铁芯被通电螺线管磁化， A 端为 N 极， B 端为 S 极。4如图 3 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 3A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，
4、L 1亮灯报警D温度升高至 78 时，L 2亮灯报警解析：选 D 当温度低于 78 时，线圈中没有电流，此时仅灯 L1亮；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亮报警；温度升高至 74 时，线圈中没有电流，只是灯 L1亮。5计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器。该电容器的电容可用公式 C 计算，式中 910 12 F/m， S 为金属片的正对面积， d 表示两金属片间距。当键被按Sd下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号。设每个金属片的正对面积为 50 mm2，键未按下时的金属片间距为 0.6 m
5、m。如果电容变化了 0.25 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下( )A0.15 mm B0.25 mmC0.35 mm D0.45 mm解析：选 A 根据题意 d10.6 mm0.610 3 m，C1 7.510 13 F。按下金属片，间距变小，电容变大，变为：Sd1C2( C10.2510 12 )F110 12 F，根据公式 C2 得，Sd2d2 0.4510 3 m， SC2 d d1 d20.1510 3 m。36小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制。经检查，恒温箱的控制器没有故障。参照图 4，下列对故障判断正确的是( )图 4A只可能是
6、热敏电阻出现故障B只可能是温度设定装置出现故障C热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D可能是加热器出现故障解析：选 C 恒温箱内温度持续升高，说明加热器没有损坏，选项 D 错误。无法自动控制，而经检查控制器又没有故障，说明控制器没问题。热敏电阻或温度设定装置出现故障都能使温度持续升高，故应选 C。7.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。加速度计构造原理示意图如图 5 所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套有一质量为 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
7、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s，则这段时间内导弹的加速度( )图 5A方向向左，大小为ksmB方向向右，大小为ksmC方向向左，大小为2ksmD方向向右，大小为2ksm解析：选 D 当指针向左偏离 O 点的距离为 s 时，与滑块相连的左边弹簧被压缩 s，右4边弹簧被拉伸 s，因而弹簧对滑块的弹力的大小均为 ks，且方向均水平向右，即滑块受到的合力大小为 2ks，方向水平向右。由牛顿第二定律可知选项 D 正确。8某种位移传感器的工作原理如图 6(a)所示，物体 M 在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑片 P 一起平移，通过理
8、想电压表的示数来反映物体 M 的位移 x。已知电源电动势为 E，内阻不计，滑动变阻器的总长为 L，物体 M 以 O 为平衡位置做简谐运动(取向右为正方向)，振幅为 ，物体经过 O 时 P 恰好位于滑动变阻器的中点。若电压表的示数 U 随时间L2t 的变化关系如图(b)所示，则在图示 0 t1时间内，下列说法正确的是( )图 6A物体 M 的速度为正方向且不断增大B物体 M 的速度为负方向且不断减小C物体 M 的加速度为正方向且不断增大D物体 M 的加速度为负方向且不断减小解析：选 A 由 0 t1时间内，电压表的示数 U 随时间 t 的变化关系可知，物体 M 的速度为正方向且不断增大，加速度为
9、正方向且不断减小，选项 A 正确。9.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图 7 所示。 M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻 RM发生变化，导致 S 两端电压 U 增大，装置发出警报，此时( )图 7A RM变大，且 R 越大， U 增大越明显B RM变大，且 R 越小， U 增大越明显C RM变小，且 R 越大， U 增大越明显D RM变小，且 R 越小， U 增大越明显解析：选 C 此装置电路中 M 与 R 并联后再与 S 串联。忽略电源内阻，根据欧姆定律5得 I ， S 两端的电压 U IRS增大，则电流 I 增大，故 R 并 减小，所以
10、并联支路的ERS R并总电阻减小， RM必减小，故选项 A、B 错误。由于 ，即 R 并 ，当1R并 1RM 1R RRMR RM RM1 RMRR 远大于 RM时， 0，则 R 并 RM，此时认为 RM变化了多少， R 并 就变化了多少，且 R 越RMR大， RM的变化对 U 的变化影响就越明显，故选项 C 正确，D 错误。10如图 8 所示，实线是某同学利用力传感器悬挂一钩码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况。从图中可知道该钩码的重力约为_N， A、 B、 C、 D 四段图线中钩码处于超重状态的为_，处于失重状态的为_。图 8解析：当拉力的大小不变时，力传感器
11、悬挂的钩码在竖直方向是匀速运动，此时力传感器的读数大小等于钩码的重力，约 10 N。当力传感器读数大于重力时，钩码处于超重状态，即 A、 D 状态。当力传感器读数小于重力时，钩码处于失重状态，即 B、 C 状态。答案：10 A、 D B、 C11.有一种测量压力的电子秤，其原理图如图 9 所示。 E 是内阻不计、电动势为 6 V 的电源。 R0是一个阻值为 300 的限流电阻。G 是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R 是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示。 C 是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。试分析。图 9压力 F/N 0 50 100 150
12、 200 250 300 电阻 R/ 300 280 260 240 220 200 180 (1)利用表中的数据写出电阻 R 随压力 F 变化的函数式。(2)若电容器的耐压值为 5 V，该电子秤的最大称量值为多少？(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度是否均匀？6解析：(1)由表中数据可知k 0.4 /N。 R F 20 50 N所以电阻 R 随压力 F 变化的函数表达式为R(3000.4 F)。(2)R 上受到的压力越大， R 的阻值越小，电容器两端电压越大，但不能超过 5 V，所以 ，解得 R60 ，5 V6 V R0R0 R又因为 R(3000.4 F)，得
13、出 F600 N。(3)电流表中的电流I ，ER0 R E600 0.4F电流 I 与压力 F 不是线性关系，则该测力显示器的刻度不均匀。答案：(1) R(3000.4 F)(2)600 N (3)不均匀12如图 10 所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置。其中 R 是滑动变阻器，阻值范围是 0100 ，它的金属滑片是杠杆的一端，油量表是由量程为 00.6 A 的电流表改装而成，从指针所指的刻度可知油箱内油面的高度； R为校准电阻。已知电源电压为 12 V，油箱空和油箱满时金属滑片恰分别在滑动变阻器的两端点 a、 b 处。图 10 图 11(1)当油箱满时，电流表示数恰好为满偏刻度 0.6
14、A，求校准电阻 R的阻值和油箱空时电流表的示数。(2)若将电流表改换为电压表，用电压表指针指示的刻度显示油箱内油面的高度，要求油面上升时电压表的读数增大，请将电压表画在图 11 中，并标明电压表的“” 、 “”接线柱。若改装后电路中校准电阻的阻值不变，求电压表示数的变化范围。解析：(1)油箱满时，金属滑片在 b 处，滑动变阻器连入电路的电阻为零，电流表示数恰好为满偏刻度 0.6 A，则R 20 EI 12 V0.6 A油箱空时，金属滑片在 a 处，滑动变阻器连入电路的电阻 R100 ，则电流表的示7数为 I1 0.1 A。ER R 12 V20 100 (2)为符合油面上升时电压表读数增大的要求，应使电压表与校准电阻 R并联，电压表示数变化的范围由金属滑片在 a、 b 两处时校准电阻 R两端的电压决定。如图所示。金属滑片在 a 处时 U1 2 V，金属滑片在 b 处时 U212 V，故电压表示数的ERR R变化范围为 212 V。答案：(1)20 0.1 A (2)图见解析 212 V
