2016-2017学年高二物理人教版选修3-2（第6-3 实验：传感器的应用） Word版含解析

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绝密★启用前 人教版选修3-2 第六章 传感器 课时3 实验：传感器的应用 第Ⅰ部分 选择题 一、选择题：本题共8小题。将正确答案填写在题干后面的括号里 ‎1．如图所示，会议室或宾馆房间的天花板上常装的一种火灾报警器结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是(　　)‎ A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报 B．发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报 C．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报 D．以上说法均不正确 ‎ ‎ ‎2．某仪器内部电路如图所示，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，下列说法中正确的是(　　)‎ A．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 ‎ ‎ ‎3．如图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为固定在可绕O点转动的横杆上的铁片，K为弹簧，S为一组触头，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(　　) ‎ A．A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 ‎ ‎ ‎4．如图所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻。A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮。下列说法正确的是(　　)‎ A．天黑时，Y处于高电平 ‎ B．天黑时，Y处于低电平 C．当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮 D．当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮 ‎ ‎ ‎5．如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电器，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接。则(　　)‎ A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下 B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下 C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端 D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端 ‎ ‎ ‎6．如图甲表示斯密特触发器，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值(0.8 V)的时候，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)。图乙为一光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻。下列关于斯密特触发器和光控电路的说法中正确的是(　　)‎ A．斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号 B．斯密特触发器是具有特殊功能的非门 C．要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些 D．当输出端Y突然从高电平跳到低电平时，发光二极管发光 ‎ ‎ ‎7．利用图甲所示电路测量电流表的内阻。闭合开关S，当变阻器的滑片滑至c处时，测得电流表和电压表的示数分别是40 mA、9 V。已知图甲中热敏电阻的I-U关系图线如图乙所示，则电流表的内阻为(　　)‎ A．0.14Ω B．85Ω C．140Ω D．225Ω ‎ ‎ ‎8．如图所示为大型电子地磅的电路图，电源电动势为E，内阻不计。不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把重力值转换成电信号，将电流对应的重力值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值。若滑动变阻器上A、B间的距离为L，最大阻值等于定值电阻值R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为K。则所称重物的重力G与电流大小I的关系为(　　)‎ A．G＝2LK－　　 B．G＝KL C．G＝KL＋ D．G＝KIL ‎ ‎ 第Ⅱ部分 非选择题 二、非选择题：本题4个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎9．如图所示，斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，当加在它的输入端A的电势逐渐上升到1.6‎ ‎ V，输出端Y会突然从高电平跳到低电平0.25 V，而当输入端A的电势下降到0.8 V时，输出端Y会从低电平跳到高电平3.4 V。‎ ‎(1)斯密特触发器相当于一种“________”门电路。‎ ‎(2)如图所示是一个温度报警器的简易电路图，RT为热敏电阻，R1为可变电阻(最大阻值为1 kΩ)，蜂鸣器工作电压3 V～5 V，热敏电阻的阻值随温度变化如图所示，若要求热敏电阻在感测到80 ℃时报警，则R1应调至________ kΩ；若要求热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，R1的阻值应________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎ ‎ ‎10．一路灯控制装置如图所示，RG为光敏电阻，光照射RG时，RG变小。白天时，继电器J两端电压是较大还是较小？要使路灯比平时早一些时间亮起来，应如何调节R1？‎ ‎ ‎ ‎11．现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干，如图所示。试设计一个温控电路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，高于另一某温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程。‎ ‎ ‎ ‎12．如图所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片P固定有4个电阻R1、R2、R3、R4，如图甲，左边是它的侧面图，这4个电阻连接成电路如图乙所示，试回答下列问题：‎ ‎(1)开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？‎ ‎(2)当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻大小如何变化？‎ ‎(3)电阻变化后，电路的A、B两点哪点电压高？它为什么能测量血压？‎ 人教版选修3-2 第六章 传感器 课时3 实验：传感器的应用 参考答案与解析 第Ⅰ部分 选择题 一、选择题：本题共8小题。将正确答案填写在题干后面的括号里 ‎1． ‎ ‎【答案】C ‎【解析】平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈高阻值状态。发生火灾时，由于烟雾对光的散射作用，部分光线照射到光电三极管上，光电三极管导通，就会发出警报，C正确。‎ ‎2． ‎ ‎【答案】B ‎【解析】当汽车向右加速时，M向左移动，与a接触，乙灯亮，选项A错误，B正确；当汽车刹车时，M向右移动，与c接触，甲灯亮，选项CD错误。‎ ‎3． ‎ ‎【答案】A ‎【解析】由图可知A、B是电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器与横杆相吸或离开，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用，故正确答案为A。‎ ‎4． ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】天黑时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值，输出端Y突然由高电平跳到低电平，选项B正确，A错误；R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，RG电阻更大时，路灯才点亮，选项C正确，D错误。‎ ‎5． ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，通过电磁继电器螺线管的电流增大，磁性增强，吸下金属片，触点接通，所以应把恒温箱内的加热器接在A、B端。选项BD正确。‎ ‎6． ‎ ‎【答案】BCD ‎【解析】斯密特触发器是一种特殊的非门，它能把连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，选项A错误，B正确；如果把R1的阻值调大些，则只有RG的阻值达到更大值时，才能使斯密特触发器的A端电压达到某个值(1.6 V)，即达到天更暗时路灯才会亮的目的，选项C正确；当输出端Y突然从高电平跳到低电平时，发光二极管导通发光，选项D正确。‎ ‎7． ‎ ‎【答案】B ‎【解析】由题意知，电流表示数为40mA时，电压表示数为9V。由图甲知，热敏电阻与电流表串联，故此时其中电流也为40mA；由图乙知，I＝40mA时热敏电阻两端电压Ut＝5.6V，电流表两端电压UA＝U－Ut＝(9－5.6)V＝3.4V，故电流表的内阻RA＝＝Ω＝85Ω，选项B正确。‎ ‎8． ‎ ‎【答案】A ‎【解析】设称重物时，在压力作用下使滑片P下滑X，G＝KX，滑动变阻器有效电阻R＝R0－R0，由全电路欧姆定律I＝，联立得G＝2LK－，选项A正确。‎ 第Ⅱ部分 非选择题 二、非选择题：本题4个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎9． ‎ ‎【答案】(1)非　(2)0.42　减小 ‎【解析】(1)输出状态和输入状态相反，相当于“非”门电路。‎ ‎(2)热敏电阻在80 ℃时的电阻是RT＝80 Ω，斯密特触发器输入端A的电势是0.8 V时，输出端Y的电压为3.4 V，这时蜂鸣器开始工作。由串联电路分压特点知：‎ ‎＝＝，R1＝80× Ω＝420 Ω＝0.42 kΩ。‎ 由热敏电阻的阻值随温度变化的图象可知，温度升高时，热敏电阻的阻值减小，而斯密特触发器输入端的电压仍保持不变，则电阻R1的阻值应减小。‎ ‎10． ‎ ‎【答案】　较小　调节R1使其变小 ‎【解析】由题可知，按照逻辑分析法，引起电路状态变化的原因是照射光敏电阻RG的光的强弱。白天光照强，RG的阻值较小，R1两端的电压U1＝较大，即A点电势较高，则Y端为低电平，继电器两端电压较小，不工作，路灯不亮。而夜间的情形恰好相反。所以白天时，继电器J两端电压较小。若使路灯早一些亮时，首先要明确继电器的动作电压UJ一定，Y端电平一定，A端电平一定，则R1两端的电压U1一定，因U1＝＝，则可知要使路灯早些亮时，环境光线仍较强，RG较小，要保证U1一定，必须调节R1使其变小。‎ ‎11． ‎ ‎【解答】电路图如图所示，闭合开关S1，当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，S2接通电炉丝加热。当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，S2断开，电炉丝断电，停止加热。当温度低于设计值，又重复前述过程。‎ ‎12． ‎ ‎【答案】(1)＝　(2)R1、R4增大，R2、R3减小　(3)A点 ‎【解析】(1)本问题是电路A、B两点的电压与4个电阻的关系，由于电压表的电阻可看做无穷大，因此本电路是R1、R2串联与R3、R4串联后再并联，设上面部分电流为I上，下面部分电流为I下，要使A点电势等于B点电势，则应有电阻R1上的电压等于电阻R3上的电压，电阻R2上的电压等于电阻R4上的电压，即 I上R1＝I下R3 ‎ I上R2＝I下R4 ‎ 将两式相除，得到＝或R1R4＝R2R3‎ ‎(2)当O点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的，因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽，即R1、R4增大，R2、R3减小，这时A、B两点电压不再相等。‎ ‎(3)电阻增大，电压降增大，电阻减小，电压降减小。所以A点电势将高于B点，血压越高，压力F越大，金属片形变越显著，电阻变化越大，因而电压表示数越大，于是就能根据电压表示数的大小来测量血压的高低了。‎