高中物理 第4章 傳感器與現(xiàn)代社會 4_1傳感器的原理 4_2探究熱敏電阻的溫度特性曲線學業(yè)分層測評 滬科版選修3-2

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4.1傳感器的原理 4.2探究熱敏電阻的溫度特性曲線 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1.人類發(fā)射的繞地球運轉的所有航天器，在軌道上工作時都需要電能，所需要的電能都是由太陽能電池把太陽能轉化為電能得到的，要求太陽能電池板總是對準太陽，為達到這一要求應利用下列哪種傳感器感知太陽方位(　　) A.力傳感器　　 B.光傳感器 C.溫度傳感器 D.生物傳感器 【解析】　太陽能電池板的有效采光面積不同，所產生的電流不同，當電流最大時正對太陽，所以應用的是光傳感器，B對，A，C，D錯. 【答案】　B 2.有一熱敏電阻的電阻值在t1～t4的溫度變化范圍內，Rt圖像如圖427所示.現(xiàn)將該熱敏電阻接在歐姆表的兩表筆上，做成一個電阻溫度計.為了便于讀數，再把歐姆表上的電阻值轉換成溫度值.現(xiàn)在要使該溫度計對溫度的變化反應較為靈敏，那么該溫度計測量哪段范圍內的溫度較為適宜(設在t1～t4溫度范圍內，歐姆表的倍率不變)(　　) 圖427 A.t1～t2 B.t2～t3 C.t3～t4 D.都可以 【解析】　由題圖可知熱敏電阻值隨溫度的升高而增大，在t2～t3溫度范圍內的電阻值隨溫度的變化較大，即電阻值隨溫度的變化較為靈敏，故選B. 【答案】　B 3.(多選)如圖428所示，用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡易水污染指示器，下列說法中正確的是(　　) 圖428 A.嚴重污染時，LDR是高電阻 B.輕度污染時，LDR是高電阻 C.無論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定 D.該儀器的使用會因為白天和晚上受到影響 【解析】　嚴重污染時，透過污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A對，B錯；LDR由半導體材料制成，受光照影響電阻會發(fā)生變化，C錯；白天和晚上自然光強弱不同，或多或少會影響LDR的電阻，D對. 【答案】　AD 4.如圖所示，某半導體熱敏電阻的IU圖線可能是(　　) 【解析】　半導體熱敏電阻隨溫度的升高電阻減小，在IU圖線中，斜率越大，電阻越小，故B選項正確. 【答案】　B 5.(2016武漢檢測)如圖429所示是一個測定液面高度的傳感器，在導線芯的外面涂上一層絕緣物質，放在導電液體中，導線芯和導電液體構成電容器的兩極，把這兩極接入外電路，當外電路中的電流變化說明電容值增大時，則導電液體的深度h的變化為(　　) 【導學號：72000088】 圖429 A.h增大　　　　 B.h減小 C.h不變 D.無法確定 【解析】　由題意知，導線芯和導電液體構成電容器的兩極，類似于平行板電容器的兩極，當液面高度發(fā)生變化時相當于兩極正對面積發(fā)生變化，會引起電容的變化.與平行板電容器類比可得，導電液體的深度h增大時，導線芯和導電液體正對面積增大，電容器的電容值變大.故A正確. 【答案】　A 6.如圖4210所示是觀察電阻值隨溫度變化情況的示意圖.現(xiàn)把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關于歐姆表的讀數變化情況正確的是(設水對電阻阻值的影響不計)(　　) 圖4210 A.如果R為金屬熱電阻，讀數變大，且變化非常明顯 B.如果R為金屬熱電阻，讀數變小，且變化不明顯 C.如果R為熱敏電阻(用半導體材料制成)，讀數變化非常明顯 D.如果R為熱敏電阻(用半導體材料制成)，讀數變化不明顯 【解析】　金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大，但靈敏度較差.而熱敏電阻(用半導體材料制成)靈敏度高，所以選C. 【答案】　C 7.傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖4211所示為測定壓力的電容式傳感器，將電容器、靈敏電流計(零刻度在中間)和電源串聯(lián)成閉合回路.當壓力F作用于可動電極的膜片上時，膜片產生形變，引起電容的變化，導致靈敏電流計指針偏轉.在對膜片開始施加恒定的壓力至膜片穩(wěn)定的這段時間，靈敏電流計指針的偏轉情況為(電流從靈敏電流計正接線柱流入時指針向右偏)(　　) 圖4211 A.靈敏電流計指針向右偏 B.靈敏電流計指針向左偏 C.靈敏電流計指針不動 D.不能判斷靈敏電流計指針向哪邊偏 【解析】　壓力F作用時，極板間距離d變小，由C＝，電容器電容C變大，又根據Q＝CU，極板帶電量變大，所以電容器應充電，又由于上極板帶正電，靈敏電流計中產生由負接線柱流入的電流，所以指針向左偏. 【答案】　B 8.(多選)如圖4212所示為光敏電阻自動計數器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻.此光電計數器的基本工作原理是(　　) 圖4212 A.當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 B.當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓 C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數一次 D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數一次 【解析】　此題考查了光電計數器的工作原理，當光照射到光敏電阻R1上時，R1電阻減小，電路中電流增大，R2兩端電壓升高，信號處理系統(tǒng)得到高電壓，計數器每當低電壓轉為高電壓，就計一個數，從而達到自動計數的目的. 【答案】　AD [能力提升] 9.如圖4213所示是一火警報警器的部分電路示意圖.其中R3為用半導體熱敏材料制成的傳感器.值班室的顯示器為電路中的電流表，a、b之間接報警器.當傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是(　　) 圖4213 A.I變大，U變大 B.I變大，U變小 C.I變小，U變小 D.I變小，U變大 【解析】　半導體熱敏電阻，溫度越高，電阻越小，干路電流就越大，由U＝E－I總r知U將減?。挥蒛1＝I總R1知R1兩端電壓將增大，由U并＝U－U1知U并減小，由I＝知I將減小，故C選項正確. 【答案】　C 10.用圖4214甲所示電路測量電流表 的內阻.閉合開關S，當變阻器的滑片滑至c處時，電流表和電壓表的讀數分別為40 mA、9 V，已知圖甲中熱敏電阻的IU關系圖線如圖乙所示，則電流表的內阻為(　　) 【導學號：72000089】 甲　乙 圖4214 A.0.14 Ω　　B.85 Ω C.140 Ω　　D.225 Ω 【解析】　當電流表讀數為40 mA時，說明熱敏電阻的電流為40 mA，由題圖知熱敏電阻兩端電壓UR＝5.6 V，則電流表兩端電壓U＝9 V－5.6 V＝3.4 V，由歐姆定律得RmA＝＝ Ω＝85 Ω，B正確. 【答案】　B 11.按圖4215所示接好電路，合上S1、S2，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是______________；用電吹風對熱敏電阻吹一會兒熱風，會發(fā)現(xiàn)小燈泡__________，原因是________；停止吹風，會發(fā)現(xiàn)________；把熱敏電阻放入冷水中會發(fā)現(xiàn)__________. 圖4215 【解析】　根據熱敏電阻的性質進行分析，由于熱敏電阻在常溫時阻值較大，左側電路電流較小，電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵；當用電吹風對熱敏電阻加熱使其阻值變小，電路中電流增大，電磁鐵吸住銜鐵，使右側電路接通，小燈泡亮了，停止吹風后，小燈泡不會立即熄滅，因為熱敏電阻溫度仍然較高，當把熱敏電阻放入冷水中后，熱敏電阻溫度降低很快，阻值變大，故小燈泡熄滅. 【答案】　見解析 12.如圖4216(甲)為半導體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線，圖4216(乙)為用此熱敏電阻R和繼電器做成的溫控電路，設繼電器的線圈電阻為Rx＝50 Ω，當繼電器線圈中的電流大于或等于Ic(Ic＝20 mA)時，繼電器的銜鐵被吸合.左側電源電動勢為6 V，內阻可不計，試問溫度滿足什么條件時，電路右側的小燈泡會發(fā)光？ 【導學號：72000090】 甲　　　　　　　　　　乙 圖4216 【解析】　由題意可知，小燈泡發(fā)光，需銜鐵被吸合，即繼電器線圈中的電流大于或等于Ic，而左側的溫控電路，通過繼電器線圈的電流等于通過熱敏電阻的電流，即It＝20 mA.根據歐姆定律I＝可得R＝250 Ω，由甲圖可知，此時對應的溫度為50 ℃，即當溫度大于或等于50 ℃時，小燈泡會發(fā)光. 【答案】　大于或等于50 ℃