2016-2017學(xué)年高中物理第5章傳感器及其應(yīng)用第2節(jié)常見(jiàn)傳感器的工作原理+第3節(jié)大顯身手的傳感器教師用書(shū)魯科版選修

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第2節(jié)　常見(jiàn)傳感器的工作原理 第3節(jié)　大顯身手的傳感器 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.認(rèn)識(shí)光敏電阻和熱敏電阻這兩種敏感元件，知道其特性．(重點(diǎn)) 2.理解光電傳感器和溫度傳感器的工作原理．(難點(diǎn)) 3.了解生活中傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用及給人類生產(chǎn)、生活帶來(lái)的便利. 4.了解傳感器的設(shè)計(jì)思路. 常 見(jiàn) 傳 感 器 的 工 作 原 理 1．光傳感器和溫度傳感器 光傳感器 溫度傳感器 定義 一種能夠感受光信號(hào)，并按照一定規(guī)律把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件或裝置 一種將溫度變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量變化的裝置 作用 將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào) 將溫度變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量變化 常見(jiàn)敏感元件 光敏電阻、光敏晶體管、光電池等 熱敏電阻、熱電偶等 構(gòu)造 光敏電阻由金屬硫化物等半導(dǎo)體材料制成 熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成 特性 照射光強(qiáng)，則電阻小，照射光弱，則電阻大，其倍數(shù)可達(dá)100～1_000倍 靈敏度極高，響應(yīng)非?？霳TC熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù))其阻值隨溫度升高而減小，PTC熱敏電阻(正溫度系數(shù))其阻值隨溫度升高而增大 2.干簧管繼電器 (1)干簧管的工作原理 干簧管可以感受外界磁場(chǎng)，當(dāng)干簧管的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片處有磁場(chǎng)時(shí)，兩簧片被磁化，在磁力作用下由原來(lái)的分離狀態(tài)變成閉合狀態(tài)，磁場(chǎng)減弱時(shí)兩簧片分開(kāi)． (2)干簧管繼電器 ①構(gòu)造：由干簧管和繞在管外的線圈組成． ②作用：在電路中，可以根據(jù)流經(jīng)線圈的電流大小控制電路的通斷． ③如圖521所示電路符號(hào) 圖521 3．電容式傳感器 電容式傳感器以各種類型的電容器為傳感元件，它將被測(cè)量的非電學(xué)量的變化，轉(zhuǎn)化成電容量的變化． 根據(jù)改變電容的方式不同，電容式傳感器可分為變間隙式、變極板面積式和變介電常數(shù)式三種． 1．熱敏電阻是用金屬鉑制成的，它對(duì)溫度的感知很靈敏．() 2．半導(dǎo)體制成的熱敏元件溫度升高時(shí)電阻大幅度變化．(√) 3．光照越強(qiáng)，光敏電阻的阻值越?。?√) 光敏傳感器的敏感元件一定是光敏電阻嗎？ 【提示】　不一定，凡是在光照條件下電學(xué)特性隨之改變的都可用作光敏傳感器的敏感元件． 許多辦公場(chǎng)所樓道燈具有這樣的功能：天黑時(shí)，出現(xiàn)聲音它就開(kāi)啟，而在白天，即使有聲音它也沒(méi)有反應(yīng)． 探討1：請(qǐng)分析滿足上述條件的控制電路中有哪些傳感器？是物理傳感器還是化學(xué)傳感器？ 【提示】　接入了兩種傳感器：光傳感器(光敏電阻)；聲傳感器(通常用微型駐極體話筒)．以上兩種傳感器均為物理傳感器． 探討2：光敏電阻一般由什么材料組成？和電學(xué)中的一般電阻一樣嗎？ 【提示】　光敏電阻一般由半導(dǎo)體材料做成，而電學(xué)中常見(jiàn)電阻一般由金屬材料制成． 1．光敏電阻的特性 當(dāng)光敏電阻受到光照射時(shí)，會(huì)有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時(shí)也形成更多的空穴，于是導(dǎo)電性明顯地增強(qiáng)，電阻減?。? 2．熱敏電阻的兩種類型 熱敏電阻的電阻率隨溫度變化而明顯變化，常見(jiàn)的有兩種類型，圖中甲為PTC型，乙為NTC型．PTC型為正溫度系數(shù)熱敏電阻，NTC型為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻． 圖522 3．熱敏電阻的應(yīng)用 (1)電熨斗 ①電熨斗的構(gòu)造：如圖523所示． 圖523 ②電熨斗的自動(dòng)控溫原理 其內(nèi)部裝有雙金屬片溫度傳感器，其作用是控制電路的通斷． 常溫下，上、下觸點(diǎn)是接觸的，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，由于雙金屬片的熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹系數(shù)大，下部金屬膨脹系數(shù)小，雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)分離，從而切斷電源，停止加熱．溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動(dòng)控制溫度的作用． (2)電冰箱 電冰箱中的自動(dòng)控制系統(tǒng)要獲取的信息都要通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)化為容易傳輸和處理的電信號(hào)． 電子溫控的核心之一是冷藏室傳感器和冷凍室傳感器．它們是一種負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻．當(dāng)溫度升高時(shí)，其阻值減??；當(dāng)溫度降低時(shí)，其阻值增加． 1．如圖524所示，R1、R2為定值電阻，L為電阻絲，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)，下列選項(xiàng)中不正確的是(　　) 圖524 A．電壓表的示數(shù)增大 B．R2中電流減小 C．電阻絲的功率增大 D．電路的路端電壓增大 【解析】　當(dāng)光照強(qiáng)度增大時(shí)，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，干路電流增大，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，而電壓表的示數(shù)增大；由路端電壓減小，而R1兩端電壓增大知，R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小；結(jié)合干路電流增大知流過(guò)電阻絲的電流必增大，則電阻絲的功率增大，故本題選項(xiàng)為D. 【答案】　D 2．溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來(lái)工作的，如圖525甲所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝9 V，內(nèi)阻不計(jì)，G為靈敏電流表，內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的關(guān)系如圖乙所示．閉合S，當(dāng)R的溫度等于20 ℃時(shí)，電流表示數(shù)I1＝2 mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝3.6 mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是多少？ 圖525 【解析】　由乙圖知，t＝20℃時(shí)，R＝4 kΩ 根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝得 210－3＝. 求得Rg＝500 Ω. 又因I2＝　即3.610－3＝ 故R′＝2 kΩ.由乙圖知t＝120 ℃. 【答案】　120 ℃ 光電傳感器電路的分析方法 對(duì)含光電傳感器的電路一般按以下思路分析： (1)判斷電路的整體連接特點(diǎn)． (2)由光敏電阻的變化判斷出整個(gè)電路總電阻的變化． (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律判斷干路中電流的變化． (4)根據(jù)電路串并聯(lián)特點(diǎn)和歐姆定律判斷出各部分電路電壓和電流的變化，進(jìn)而得出電壓表、電流表示數(shù)的變化和各部分功率的變化． 大 顯 身 手 的 傳 感 器 1．洗衣機(jī)的水位控制裝置 全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位控制裝置中使用壓力傳感器，當(dāng)筒內(nèi)水位到達(dá)設(shè)定高度時(shí)，凸起的膜片使動(dòng)觸點(diǎn)接觸控制電路的靜觸點(diǎn)，使控制電路接通，關(guān)閉進(jìn)水電磁閥門，接通洗滌電動(dòng)機(jī)電源． 2．自動(dòng)門 (1)控制自動(dòng)門開(kāi)關(guān)的是一種紅外線傳感器 (2)自動(dòng)門工作流程 ―→―→―→ ↓ 3．指紋識(shí)別器 指紋識(shí)別器是通過(guò)電容傳感器來(lái)識(shí)別指紋的．手指皮膚與電容傳感器表面構(gòu)成了電容陣列，由于指紋的凹凸導(dǎo)致不同位置的電容差異． 4．傳感器與機(jī)器人 (1)機(jī)器人傳感器的分類 機(jī)器人傳感器分為外部傳感器和內(nèi)部傳感器． (2)傳感器用途 ①外部傳感器用于感知外部工作環(huán)境和外界事物對(duì)機(jī)器人的刺激．使機(jī)器人擁有類似人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等感覺(jué)，從而使機(jī)械人具有擬人化的特點(diǎn)． ②內(nèi)部傳感器(如角度傳感器、關(guān)節(jié)傳感器等)用于檢測(cè)機(jī)器人自身的狀態(tài)． 1．洗衣機(jī)的自動(dòng)控制裝置利用了壓力傳感器．(√) 2．自動(dòng)門利用了紅外線傳感器．(√) 3．指紋識(shí)別器是利用壓力傳感器．() 壓力傳感器在洗衣機(jī)中實(shí)現(xiàn)了怎樣的信號(hào)轉(zhuǎn)化？其作用是什么？ 【提示】　傳感器的膜盒中的膜片受力大小不同，膜片凸起情況不同，當(dāng)壓力達(dá)到一定程度時(shí)凸起的膜片使動(dòng)觸點(diǎn)a與靜觸點(diǎn)b脫離，并與靜觸點(diǎn)c接觸，從而接通控制電路．壓力傳感器將壓力這個(gè)力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化成電路的通斷，相當(dāng)于電路中的開(kāi)關(guān)． 在機(jī)場(chǎng)的出入口等公共場(chǎng)所快速準(zhǔn)確地篩查體溫偏高的人員，應(yīng)用普通的體溫計(jì)不可能完成，現(xiàn)在用非接觸式測(cè)溫儀可以很好地完成檢測(cè)． 探討1：這種測(cè)溫儀利用了什么傳感器？ 【提示】　紅外線傳感器．由于物體的溫度不同，發(fā)射紅外線的情況不同，因此利用紅外線敏感元件可以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)溫． 探討2：這種測(cè)溫儀的優(yōu)點(diǎn)是什么？ 【提示】　有兩大優(yōu)點(diǎn)：(1)非接觸式紅外測(cè)溫儀在測(cè)溫時(shí)不必與被測(cè)物體表面接觸．(2)可立即顯示體溫值． 1．洗衣機(jī)水位控制裝置——壓力傳感器 工作原理圖及結(jié)構(gòu)： 圖531 (1)結(jié)構(gòu)： 1是洗衣機(jī)的外筒，2是洗衣機(jī)的內(nèi)筒，3是氣室，4是傳感器的膜盒． (2)工作原理： 如圖(a)所示，氣室下部與外筒連通，上部與軟管、傳感器的膜盒連通．當(dāng)向桶內(nèi)注水后，有一部分水進(jìn)入氣室，氣室內(nèi)被密封的空氣壓強(qiáng)增大，使傳感器的膜盒中的膜片受力向上凸起，如圖(b)所示，當(dāng)筒中水位達(dá)到設(shè)定的高度時(shí)，凸起的膜片使動(dòng)觸點(diǎn)a與靜觸點(diǎn)b脫離，并與靜觸點(diǎn)c接觸，從而接通控制電路，關(guān)閉進(jìn)水電磁閥門，接通洗滌電動(dòng)機(jī)電源，洗衣機(jī)開(kāi)始工作． 2．自動(dòng)門——紅外線傳感器 (1)工作原理 當(dāng)有人接近自動(dòng)門時(shí)，人體發(fā)出的紅外線被傳感器接收到，就會(huì)產(chǎn)生電壓輸出信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)電路處理后，使定時(shí)器工作，由定時(shí)器構(gòu)成的電路使繼電器通電，自動(dòng)門電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，門自動(dòng)打開(kāi)；當(dāng)人通過(guò)自動(dòng)門幾秒后，定時(shí)器又使繼電器斷電，自動(dòng)門電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，門自動(dòng)關(guān)閉． (2)工作流程圖 3．指紋識(shí)別器——電容傳感器 工作原理：指紋識(shí)別器是通過(guò)電容器來(lái)識(shí)別指紋的．傳感器表面集合了很多個(gè)電容器的極板，其外面是絕緣表面，當(dāng)用戶的手指放在絕緣表面上時(shí)，手指的皮膚就成了電容器的另一個(gè)極板，由于指紋的脊和谷相對(duì)于另一個(gè)極板的距離不同，使電容陣列不同位置的電容器的電容值也不同．通過(guò)讀取這些電容的差異，就能夠獲取指紋信息．這樣就把指紋的信息轉(zhuǎn)化成了電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電路對(duì)電信號(hào)的比較，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)指紋的識(shí)別． 4．機(jī)器人與傳感器 (1)機(jī)器人： ①定義：是一種擬人化的電子機(jī)械裝置，具有一定的運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)和判斷功能． ②組成：機(jī)械系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、信息處理和控制系統(tǒng)． (2)傳感器系統(tǒng) ①作用：機(jī)器人的感覺(jué)器官． ②分類：外部傳感器和內(nèi)部傳感器． 3．電子秤使用的傳感器是(　　) A．超聲波傳感器 B．溫度傳感器 C．壓力傳感器 D．紅外線傳感器 【解析】　電子秤通過(guò)感知物體對(duì)它的壓力，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并由儀表顯示，來(lái)測(cè)量物體質(zhì)量，所以它感知的是壓力，使用了壓力傳感器，故C選項(xiàng)正確． 【答案】　C 4．在發(fā)生地震及泥石流災(zāi)害時(shí)，救援隊(duì)借助“生命探測(cè)儀”可以發(fā)現(xiàn)深埋在廢墟中的傷員，根據(jù)所學(xué)知識(shí)，你認(rèn)為“生命探測(cè)儀”可能用到了(　　) A．紅外線傳感器 B．壓力傳感器 C．振動(dòng)傳感器 D．電容傳感器 【解析】　傷員被深埋在廢墟中，借助紅外線傳感器，可以感知人與周圍環(huán)境的差別，因傷員與尸體的溫度不同，借助探測(cè)儀可以探測(cè)到活著的被困人員．A正確． 【答案】　A 5．(2016大同期末)傳感器是把非電學(xué)物理量(如位移、壓力、流量、聲強(qiáng)等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件．如圖532所示為一種電容傳感器，電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)．電路中a、b構(gòu)成一個(gè)電容器，b是固定不動(dòng)的金屬板，a是能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜．若聲源S發(fā)出頻率恒定的聲波使a振動(dòng)，則a在振動(dòng)過(guò)程中(　　) 圖532 A．a(chǎn)、b板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變 B．a(chǎn)、b板所帶的電荷量不變 C．電路中始終有方向不變的電流 D．向右位移最大時(shí)，電容器的電容最大 【解析】　a、b始終跟電源相連，電勢(shì)差U不變，由于a、b間距離變化，由E＝知場(chǎng)強(qiáng)變化，A錯(cuò)誤．由C＝知d變化時(shí)C變化，a向右位移最大時(shí)，電容最大，D正確．由Q＝CU知a、b所帶電荷量變化，電路中電流方向改變，B、C錯(cuò)誤． 【答案】　D 壓力傳感器 1．常見(jiàn)壓力傳感器的敏感元件是金屬應(yīng)變片和半導(dǎo)體力敏電阻． 2．半導(dǎo)體力敏電阻的阻值隨壓力的增大而減小，常將力敏電阻與電流計(jì)串聯(lián)起來(lái)，壓力變化，力敏電阻變化，電流變化，把力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量． 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十四) (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．街旁的路燈，江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮，白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，這是利用半導(dǎo)體的(　　) A．壓敏性 B．光敏性 C．熱敏性 D．三種特性都利用 【解析】　由題意可知，這一裝置要對(duì)光敏感，能區(qū)分白天與夜晚，所以選B.雖然白天與夜晚溫度也不相同，但溫度除與晝夜有關(guān)外還與季節(jié)有關(guān)，因此不能選C. 【答案】　B 2．關(guān)于干簧管，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用 B．干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的 C．干簧管接入電路中相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的作用 D．干簧管是作為電控元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的 【解析】　干簧管的簧片在磁力的作用下閉合或斷開(kāi)，從而在接入電路中相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的作用． 【答案】　C 3．“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星上裝有8種24件探測(cè)儀器，其中可能有(　　) A．味覺(jué)傳感器 B．氣體傳感器 C．聽(tīng)覺(jué)傳感器 D．視覺(jué)傳感器 【解析】　“嫦娥一號(hào)”月球衛(wèi)星是為探測(cè)月球而發(fā)射的在軌衛(wèi)星，而月球上無(wú)氣體，所以不需要?dú)怏w傳感器和聽(tīng)覺(jué)傳感器，當(dāng)然也用不到味覺(jué)傳感器，真正需要的是為月球“畫(huà)像”的視覺(jué)傳感器——立體相機(jī)． 【答案】　D 4．下列情況不可能是由于水位控制裝置損壞引起的是(　　) A．洗衣機(jī)不加水 B．洗衣機(jī)加水不能自動(dòng)停止 C．洗衣機(jī)不排水 D．洗衣機(jī)不洗衣 【解析】　洗衣機(jī)水位控制裝置正常，才能正常加水，且加到合適的水位，若損壞可能導(dǎo)致一直不加水或一直不停地加水，所以A、B可能，而這兩種情況都會(huì)導(dǎo)致洗衣機(jī)洗衣程序不工作，所以D可能，故選C. 【答案】　C 5．(2016樂(lè)東高二檢測(cè))當(dāng)你走近某些寫(xiě)字樓、機(jī)場(chǎng)、賓館等大廳的入口時(shí)，大門會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，進(jìn)入大廳后，門又會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，關(guān)于這種自動(dòng)門的下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．控制這種自動(dòng)門開(kāi)關(guān)的是一種紅外線傳感器 B．控制這種自動(dòng)門開(kāi)關(guān)的是一種普通光電傳感器，能使自動(dòng)門“見(jiàn)光開(kāi)” C．大人走近門會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，小孩走近門，門不會(huì)自動(dòng)打開(kāi) D．男孩走近門會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，女孩走近門，門可能不會(huì)開(kāi) 【解析】　控制自動(dòng)門開(kāi)關(guān)的傳感器是紅外線傳感器，A對(duì)，B錯(cuò)；盡管不同物體(包括大人、孩子)不同溫度發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)不同，但在設(shè)置這個(gè)傳感器范圍時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮到大人、小孩個(gè)體的差異及人體體溫的變化范圍．大人、小孩、男孩、女孩靠近，門都應(yīng)當(dāng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，C、D錯(cuò)． 【答案】　A 6．(多選)電容式話筒的保真度比動(dòng)圈式話筒好，其工作原理如圖526所示．Q是絕緣支架，薄金屬膜片M和固定電極N形成一個(gè)電容器，被直流電源充電，當(dāng)聲波使膜片M振動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流．當(dāng)膜片M向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中有(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870094】 圖526 A．電容變大 B．電容變小 C．導(dǎo)線AB中有向左的電流 D．導(dǎo)線AB中有向右的電流 【解析】　當(dāng)聲波使膜片M向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容器極板間距減小，電容變大，電荷量Q＝UC變大，電源要繼續(xù)給電容器充電，所以導(dǎo)線AB中有向左的電流，故選項(xiàng)A、C正確． 【答案】　AC 7．(2016長(zhǎng)沙高二檢測(cè))傳感器廣泛應(yīng)用在我們的生產(chǎn)生活中，常用的計(jì)算機(jī)鍵盤就是一種傳感器．如圖527所示，鍵盤上每一個(gè)鍵的下面都連一小金屬片，與該金屬片隔有一定空氣間隙的是另一小的固定金屬片，這兩金屬片組成一個(gè)小電容器．當(dāng)鍵被按下時(shí)，此小電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能夠檢測(cè)出哪個(gè)鍵被按下，從而給出相應(yīng)的信號(hào)．這種計(jì)算機(jī)鍵盤使用的是(　　) 圖527 A．溫度傳感器 B．壓力傳感器 C．磁傳感器 D．光傳感器 【解析】　小金屬片被按下時(shí)，對(duì)該鍵有一個(gè)壓力，小金屬片向下移動(dòng)，兩個(gè)極板之間的距離改變，電容改變，將壓力這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量，所以計(jì)算機(jī)鍵盤使用的是壓力傳感器，B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 【答案】　B 8．如圖528所示是一個(gè)測(cè)定液面高度的傳感器．在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極，把這兩極接入外電路，當(dāng)外電路中的電流變化說(shuō)明電容值增大時(shí)，則導(dǎo)電液體的深度h的變化情況為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870095】 圖528 A．h增大 B．h減小 C．h不變 D．無(wú)法確定 【解析】　由題圖知，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極，導(dǎo)電液體深度的變化引起兩極正對(duì)面積S的改變，電容的計(jì)算公式為C＝，電容增大，說(shuō)明正對(duì)面積增大，故導(dǎo)電液體深度h增大． 【答案】　A [能力提升] 9.如圖529所示是某居住小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計(jì)的行人監(jiān)控裝置，R1為光敏電阻、R2為定值電阻，A、B接監(jiān)控裝置．則(　　) 圖529 A．當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓升高 B．當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓降低 C．當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，可減小A、B之間的電壓 D．當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓 【解析】　R1是光敏電阻，有光照射時(shí)，電阻變小，當(dāng)有人通過(guò)而遮蔽光線時(shí)，R1的阻值變大，回路中的電流I減小，A、B間的電壓U＝IR2減小，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；由閉合電路歐姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，電路中的電流減小，A、B間的電壓U增大，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)減小R2的阻值時(shí)，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故D項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】　B 10．(多選)(2016長(zhǎng)春高二期末)利用光敏電阻制作的光傳感器，記錄了傳送帶上工件的輸送情況．如圖5210甲所示為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器，光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光，每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí)，光傳感器輸出一個(gè)電信號(hào)，并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，如圖乙所示．若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，每?jī)蓚€(gè)工件間的距離均為0.2 m，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖5210 A．傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.1 m/s B．傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2 m/s C．該傳送帶每小時(shí)輸送3 600個(gè)工件 D．該傳送帶每小時(shí)輸送7 200個(gè)工件 【解析】　在該計(jì)數(shù)裝置中，A是發(fā)光的光源，B是光傳感器，B中的主要元件是光敏電阻．當(dāng)沒(méi)有光照射B時(shí)，傳感器計(jì)數(shù)一次，由圖可看出，1 s計(jì)數(shù)1次，兩工件間距離為0.2 m，所以傳送帶運(yùn)動(dòng)速度是0.2 m/s，每小時(shí)輸送3 600個(gè)工件．故正確答案為B、C. 【答案】　BC 11. (2016大慶高二檢測(cè))一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲電阻隨溫度T變化的關(guān)系如圖5211中實(shí)線①所示，由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣服厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會(huì)在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，易損壞衣物． 圖5211 有一種用主要成分為BaTiO3被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動(dòng)控制溫度的特點(diǎn)，PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線②所示，根據(jù)圖線分析： (1)為什么處于冷態(tài)的“PTC”熨斗剛通電時(shí)比普通電熨斗升溫快？ (2)通電一段時(shí)間后電熨斗溫度T自動(dòng)穩(wěn)定在______范圍之內(nèi)． 【解析】　(1)由于冷態(tài)時(shí)PTC材料電阻較小，故由P＝知，其發(fā)熱功率較大，所以升溫快． (2)從圖上看出，溫度較低時(shí)，電阻較小，熱功率較大，所以生熱快于散熱，溫度升高，電阻值迅速增大，相應(yīng)的生熱功率減小，當(dāng)生熱功率小于散熱功率時(shí)，電阻溫度降低，電阻值減小，生熱功率會(huì)相應(yīng)增大，故當(dāng)生熱功率等于散熱功率時(shí)，溫度會(huì)穩(wěn)定在圖中T6～T7之間． 【答案】　(1)見(jiàn)解析　(2)T6＜T＜T7 12．有一種測(cè)量人體重的電子秤，其原理圖如圖5212中的虛線所示．它主要由三部分構(gòu)成：踏板和壓力杠桿ABO、壓力傳感器R(一個(gè)阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(其實(shí)質(zhì)是電流表)．其中AO∶BO＝5∶1.已知壓力傳感器的電阻與其所受壓力的關(guān)系如下表所示： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：78870096】 圖5212 壓力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 電阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 … 設(shè)踏板的杠桿組件的質(zhì)量不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.68 V，則： (1)利用表中數(shù)據(jù)歸納出電阻R隨壓力F變化的函數(shù)關(guān)系式； (2)該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤多少毫安處？ (3)如果某人站在踏板上，電流表刻度盤示數(shù)為20 mA，這個(gè)人的體重是多少？ 【解析】　(1)由表中數(shù)據(jù)可歸納得出： R＝300－0.6F(R和F的單位分別為Ω和N)． (2)依題意可知，電子秤空載時(shí)壓力傳感器的電阻R1＝300 Ω，電路中的電流為I＝＝ A＝15.6 mA，所以該秤零刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤的15.6 mA處． (3)當(dāng)電流表刻度盤的讀數(shù)為I2＝20 mA時(shí)，壓力傳感器的電阻R2＝＝ Ω＝234 Ω 由R＝300－0.6F(Ω)，算得F2＝110 N 再由F2AO＝GBO得G＝550 N. 【答案】　(1)R＝300－0.6F(R和F的單位分別為Ω和N) (2)15.6 mA　(3)550 N 14