创新设计高中物理人教版选修3-2同步训练：6.3 实验 传感器的应用.pdf

.光控开关电路分析1光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关，如图639 所示为模拟电路，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，到达日出灯熄，日落灯亮的效果图 639解析电路连接如下图 当天亮时，光线照射光敏电阻A，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，电磁继电器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，路灯点亮答案见解析温度报警器电路分析2如图6310 甲所示，一热敏电阻阻值随温度变化图象，请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路，当温度高于某一值后红色指示灯亮，而温度低于这一值时绿色指示灯亮图 6310给你的器材有：如图 6310 乙所示的继电器一只(a、b为常闭触点，c、d为常开触点)，热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线假设干等，并且请说明滑动变阻器的作用解析设计的控制电路如下图-优选.此方案中滑动变阻器的作用：主要是通过调节满足对热敏电阻的要求答案见解析自动控制电路的分析与设计3.图 6311某仪器部电路如图 6311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，假设将该仪器固定在一辆汽车上，以下说法中正确的选项是()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、乙两灯均不亮解析当汽车向右加速时，M向左移动，与a接触，乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，与c接触，甲灯亮答案 B4如图 6312 所示，A是浮子，B是金属触头，C为住宅楼房顶上的蓄水池，M是带水泵的电动机，D是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，S1、S2分别为触点开关，S 为开关，J为电池请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置-优选.图 6312(1)连接电路图；(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)答案(1)连接线路如下图(2)按图连接好电路，合上开关 S，水泵工作，水位升高，当浮子上升使B接触到 S1时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁F有磁力，拉下衔铁E，使 S2断开，电动机M不工作，停顿注水，当水位下降使B与 S1脱离，电路停顿工作，F无磁性，D拉动E，使 S2接通，M工作.(时间：60 分钟)题组一光控开关电路分析1把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源按如图6313 甲所示电路连接，制成光电报警装置当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声光敏电阻：光敏电阻受光照后，阻值会变小干簧管继电器开关：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图 6313 乙所示，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的别离状态变成闭合状态当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下回复到别离状态试说明光电报警器的工作原理-优选.图 6313答案当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的别离状态变成闭合状态，蜂鸣器电路接通，蜂鸣器发声；反之，当没有光照射或光照很微弱时，光敏电阻阻值很大，电路中的电流很小，干簧管的两个铁质簧片处于别离状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发声2一路灯控制装置如图6314 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图 6314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ER1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，那么Y 端为低RGR1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 两端电压较小假设使路灯早一些亮时，首先要明确继电器的动作电压UJ一定，Y 端ER1E电平一定，A 端电平一定，那么R1两端的电压U1一定，因U1，那么可知要RGR1RG1R1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使其变小答案较小调节R1使其变小题组二温控开关电路分析3.-优选.图 6315如图 6315 所示为电阻R随温度T变化的图线，以下说法中正确的选项是()A图线 1 是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B图线 2 是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C图线 1 的材料化学稳定性好、测温围大、灵敏度高D图线 2 的材料化学稳定性差、测温围小、灵敏度高解析热敏电阻由半导体材料制成，电阻随温度升高而减小，且灵敏度高，金属热电阻随温度升高电阻增大，灵敏度不高，但测温围大，化学性质稳定，故B、D 正确答案 BD4如图6316 所示，现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线假设干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，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程图 6316解析(1)电路图如下图(2)工作过程：闭合S，当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K 接通电炉丝加热，当温度到达设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流到达工作电流，K 断开，电炉丝断电，停顿供热，当温度低于设计值，又重复前述过程答案见解析-优选.5型号为 74LS14 的集成块里面有 6 个非门，其引脚如图 6317甲所示，这种非门由于性能特别，称为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(1.6V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25V)，而当输入端 A 的电压下降到另一个值的时候(0.8V)，Y 会从低电平跳到高电平(3.4V)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，而这正是进展自动控制所必须的图 6317现用斯密特触发器与热敏电阻RT组成温度报警器，电路如图 6317 乙所示，图中蜂鸣器可以选用 YMD 或 HMB 型，它两端的直流电压为 4V6V 时会发出鸣叫声；RT为热敏电阻，常温下阻值约几百欧，温度升高时阻值减小R1的最大电阻可在 1k2k 间选择接通电源后，先调节R1使蜂鸣器在常温下不发声再用热水使热敏电阻的温度上升，到达某一温度时就会发出报警声请你说明这个电路的工作原理 想一想：怎样能够使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？解析该电路的工作原理是：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A 处于低电平，那么输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A 电势升高，当到达某一值(高电平)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，报警温度不同要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R1的阻值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端到达高电平，那么热敏电阻阻值要求越小，即温度越高答案见解析题组三自动控制电路的分析与设计6.图 6318如图 6318 所示，全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进展排水和脱水-优选.工序时，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以下说法中正确的选项是()A假设输入的控制电流由a流入，由b流出，那么铁芯 2 中A端为 N 极，B端为 S 极B假设输入的控制电流由a流入，由b流出，那么铁芯 2 中A端为 S 极，B端为 N 极C假设a、b处输入交变电流，铁芯2 不能被吸入线圈中D假设a、b处输入交变电流，铁芯2 仍能被吸入线圈中解析铁芯被通电螺线管磁化答案 AD7.图 6319如图 6319 所示，是一个简单的磁控防盗报警装置门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框与M相对的位置嵌入干簧管H，并且将干簧管接入图示的电路睡觉前连接好电路，当盗贼开门时，蜂鸣器就会叫起来请说明它的工作原理，最好通过实验模拟这个电路的工作答案磁控防盗报警器的主要元件是自动控制开关干簧管干簧管部有两个软磁性簧片，软磁性物质的特性是易于磁化而又易于失去磁性磁场存在时，簧片与磁场互相吸引；移去磁铁，即磁场消失，簧片失去磁性而恢复原状当门闭着时，永久磁铁使干簧管接通，斯密特触发器输入端与电源负极相连，处于低电平，那么输出端为高电平，故蜂鸣器不发声；当开门时，没有磁铁作用，干簧管不通，斯密特触发器输入端为高电平，那么输出端为低电平，那么蜂鸣器通电，发声报警8太阳能是一种清洁、绿色的能源在举办的2010 年世博会上，大量使用了太阳能电池太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能；在没有光照时，可以视为一个电学器件某实验小组通过实验，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的IU特性所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流传感器，电压传感器，滑动变阻器R，开关S 及导线假设干(1)为了描绘出完整的I U特性曲线，在图 6320 甲中 A 处接_传感器，B 处接_传感器，并将图甲连成完整的实验电路图-优选.图 6320(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图6320 乙的I U图象，图中PQ为过P点的垂线 由图可知，当电压小于 2.0V 时，太阳能电池的电阻_(填“很大或“很小)；当电压为 2.8V 时，太阳能电池的电阻约为_.解析 A，B 两处分别接电压表与电流表，电压表并联在电路中，电流表串联在电路中，所以A接的是电压传感器，B 接的是电流传感器，从图可知电路使用的是分压电路，从图象上得电压为 2.8V 时，太阳能电池的电阻约为1.0103.电路图如下图答案(1)电压电流电路图如解析图所示(2)很大 1.0103(9651040)-优选