第六章--传感器优秀PPT.ppt

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1、第1页 一一 选择题选择题(本题有本题有10小题小题,每小题每小题4分分,共共40分分,在每小题给出在每小题给出的四个选项中的四个选项中,有的只有一个选项正确有的只有一个选项正确,有的有多个选项正有的有多个选项正确确,全部选对的得全部选对的得4分分,选对但不全的得选对但不全的得2分分,选错或不答的得选错或不答的得0分分)第2页 1.下列电子元件中下列电子元件中,由半导体材料制成的是由半导体材料制成的是()A.电容器电容器 B.镇流器镇流器C.光控开关光控开关 D.滑动变阻器滑动变阻器答案答案:C第3页 2.如图如图6-1所示所示,电容式话筒右侧固定不动的金属板电容式话筒右侧固定不动的金属板b,

2、与能在与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀上金属层的振动膜声波驱动下沿水平方向振动的镀上金属层的振动膜a构成构成一个电容器一个电容器,a b分别通过导线与恒定电源两极相接分别通过导线与恒定电源两极相接.声源声源s做位移做位移x=Asin 200t的振动的振动,则有则有()第4页 A.a振动过程中振动过程中a b板之间的电场强度不变板之间的电场强度不变B.a振动过程中话筒会产生电磁波振动过程中话筒会产生电磁波C.导线导线ac中电流的频率为中电流的频率为1000 HzD.a向右位移最大时向右位移最大时,a b板形成的电容最大板形成的电容最大答案答案:BD第5页 解析解析:由于振动膜振动由于振动膜振动

3、,两极板间形成振荡的电场而形成电磁两极板间形成振荡的电场而形成电磁波波,导线内形成振荡电流导线内形成振荡电流.向右位移最大时向右位移最大时,两极板间距最小两极板间距最小,电电容最大容最大.导线中电流的频率等于声源导线中电流的频率等于声源s振动的频率振动的频率 第6页 3.对常见的可燃气体浓度的检测对常见的可燃气体浓度的检测,现在一般用催化燃烧检测器现在一般用催化燃烧检测器.它的原理如下它的原理如下:传感器的核心为一惠斯通电桥传感器的核心为一惠斯通电桥,其中一桥臂其中一桥臂上有催化剂上有催化剂,当与可燃气体接触时当与可燃气体接触时,可燃气体在有催化剂的可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧电桥上燃烧,该

4、桥臂的电阻发生明显变更该桥臂的电阻发生明显变更,其余桥臂的电阻其余桥臂的电阻不变更不变更,从而引起整个电路的输出功率发生变更从而引起整个电路的输出功率发生变更,而该变更而该变更与可燃气体的浓度成比例与可燃气体的浓度成比例,从而实现对可燃气体的检测从而实现对可燃气体的检测.由由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为()第7页 A.铜铜 B.合金合金C.半导体半导体 D.绝缘体绝缘体答案答案:C解析解析:可燃气体燃烧后电阻能发生变更是由于温度上升造成的可燃气体燃烧后电阻能发生变更是由于温度上升造成的,所以此电阻应属于热敏电阻所以此电阻应属于热敏电阻,而能够随温度变

5、更其电阻有而能够随温度变更其电阻有明显变更的材料只可能是选项中的半导体材料明显变更的材料只可能是选项中的半导体材料.故正确答案故正确答案为为C.第8页 4.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中,这个系统的这个系统的重要元件之一是加速度计重要元件之一是加速度计.加速度计的构造原理的示意图如加速度计的构造原理的示意图如图图6-2所示所示.沿导弹长度方向安装的固定光滑杆套一质量为沿导弹长度方向安装的固定光滑杆套一质量为m的滑块的滑块,两侧分别与劲度系数均为两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连的弹簧相连;两弹簧的两弹簧的另一端与固定壁相连另一端与固定壁相连.滑

6、块原来静止滑块原来静止,弹簧处于自然长度弹簧处于自然长度.滑滑块上有指针块上有指针,可通过标尺测出滑块的位移可通过标尺测出滑块的位移,然后通过限制系然后通过限制系统进行制导统进行制导.设某段时间内导弹沿水平方向运动设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左指针向左偏离偏离O点的距离为点的距离为s,则这段时间内导弹的加速度则这段时间内导弹的加速度()第9页 A.方向向左方向向左,大小为大小为ks/mB.方向向右方向向右,大小为大小为ks/mC.方向向左方向向左,大小为大小为2ks/mD.方向向右方向向右,大小为大小为2ks/m答案答案:D解析解析:当指针向左偏离当指针向左偏离O点的距离为点的距离为

7、s时时,与滑块相连的左边弹与滑块相连的左边弹簧被压缩簧被压缩s,右边弹簧被拉伸右边弹簧被拉伸s,因而弹簧对滑块的弹力的大因而弹簧对滑块的弹力的大小均为小均为ks,且方向均水平向右且方向均水平向右,即滑块受到的合力大小为即滑块受到的合力大小为2ks,方向水平向右方向水平向右.由牛顿其次定律可知选项由牛顿其次定律可知选项D正确正确.第10页 5.关于光敏电阻和热敏电阻关于光敏电阻和热敏电阻,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.光敏电阻是用半导体材料制成的光敏电阻是用半导体材料制成的,其阻值随光照的增加而减其阻值随光照的增加而减小小,随光照的减弱而增大随光照的减弱而增大B.光敏电阻是能把光照

8、强度这个光学量转换为电流这个电学光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器量的传感器C.热敏电阻是用金属铂制成的热敏电阻是用金属铂制成的,它对温度感知很灵敏它对温度感知很灵敏D.热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器感器答案答案:A第11页 解析解析:光敏电阻是把光强转换为电阻的元件光敏电阻是把光强转换为电阻的元件;热敏电阻是把温热敏电阻是把温度转换为电阻的元件度转换为电阻的元件,故故B D错误错误;热敏电阻与热电阻是两热敏电阻与热电阻是两个不同的概念个不同的概念,热敏电阻和光敏电阻都是半导体材料制成热敏电阻和

9、光敏电阻都是半导体材料制成的的,半导体具有光敏性和热敏性半导体具有光敏性和热敏性,金属铂与热敏电阻相反金属铂与热敏电阻相反,温度上升温度上升,电阻增大电阻增大,故故C错误错误.第12页 6.如图如图6-3所示所示,由电源由电源 小灯泡小灯泡 电阻丝电阻丝 开关组成的电路中开关组成的电路中,当当闭合开关闭合开关S后后,小灯泡正常发光小灯泡正常发光,若用酒精灯加热电阻丝时若用酒精灯加热电阻丝时,发觉小灯泡亮度变更是变暗发觉小灯泡亮度变更是变暗,发生这一现象的主要缘由是发生这一现象的主要缘由是()第13页 7.在信息技术高速发展在信息技术高速发展 电子计算机广泛应用的今日电子计算机广泛应用的今日,担

10、负着担负着信息采集任务的传感器在自动限制信息采集任务的传感器在自动限制 信息处理技术中发挥信息处理技术中发挥着越来越重要的作用着越来越重要的作用,其中热电传感器的是利用热敏电阻将其中热电传感器的是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件热信号转换成电信号的元件.某学习小组的同学在用多用电某学习小组的同学在用多用电表探讨热敏特性试验中表探讨热敏特性试验中,安装好如图安装好如图6-4所示装置所示装置.向杯内加向杯内加入冷水入冷水,温度计的示数为温度计的示数为20,多用电表选择适当的倍率多用电表选择适当的倍率,读读出热敏电阻的阻值出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水然后向杯内加入热水,温度计的示数

11、温度计的示数为为60,发觉多用电表的指针偏转角度较大发觉多用电表的指针偏转角度较大,则下列说法正则下列说法正确的是确的是()第14页 A.应选用电流挡应选用电流挡,温度上升换用大量程测量温度上升换用大量程测量B.应选用电流挡应选用电流挡,温度上升换用小量程测量温度上升换用小量程测量C.应选用欧姆挡应选用欧姆挡,温度上升时换用倍率大的挡温度上升时换用倍率大的挡D.应选用欧姆挡应选用欧姆挡,温度上升时换用倍率小的挡温度上升时换用倍率小的挡答案答案:D解析解析:多用电表与热敏电阻构成回路中未接入电源故不能用电多用电表与热敏电阻构成回路中未接入电源故不能用电流表流表,A B均错均错,当温度上升时多用电

12、表指针偏转角度较大当温度上升时多用电表指针偏转角度较大,说明热敏电阻的阻值变小了说明热敏电阻的阻值变小了,应当换用倍率小的挡应当换用倍率小的挡,C错误错误,D正确正确.第15页 8.如图如图6-5所示是一个由声控开关所示是一个由声控开关S 光敏电阻光敏电阻R2 小灯泡小灯泡L等等元件构成的自动限制电路元件构成的自动限制电路,该电路常用于限制居民小区里的该电路常用于限制居民小区里的楼道灯楼道灯.白天白天,即使拍手发出声音即使拍手发出声音,楼道灯也不会亮楼道灯也不会亮;到了晚上到了晚上,只要拍手发出声音只要拍手发出声音,灯就会亮灯就会亮,并接受延时电路并接受延时电路,使之亮一段使之亮一段时间后才熄

13、灭时间后才熄灭.对此电路下面说法正确的是对此电路下面说法正确的是()第16页 A.方框方框N中应是中应是“与与”门电路门电路B.方框方框N中应是中应是“或或”门电路门电路C.要使小灯泡要使小灯泡L每天进入声控阶段的时间推迟一些每天进入声控阶段的时间推迟一些,可以将可以将R1的阻值调大些的阻值调大些D.要使小灯泡要使小灯泡L每天进入声控阶段的时间推迟一些每天进入声控阶段的时间推迟一些,可以将可以将R1的阻值调小些的阻值调小些答案答案:AC第17页 解析解析:当输出端当输出端Y电压为高电压时电压为高电压时,小灯泡才会亮小灯泡才会亮,由题意可知由题意可知,拍手发出声音后拍手发出声音后,声控开关声控开

14、关S闭合闭合,B端输入为高电压端输入为高电压,晚上晚上没有光照时没有光照时,R2的阻值会变大的阻值会变大,A点的电压会变成高电压点的电压会变成高电压,说说明只有明只有A B输入均为高电压时输入均为高电压时,输出端输出端Y才为高电压才为高电压,所以所以方框方框N中是中是“与与”门电路门电路;要使小灯泡要使小灯泡L每天进入声控阶段每天进入声控阶段的时间推迟一些的时间推迟一些,可以使可以使A点的电压晚些达到动作的高电压点的电压晚些达到动作的高电压,也就是要使电阻也就是要使电阻R2的阻值更大时的阻值更大时,A点才能达到高电压点才能达到高电压,依依据串联分压的原理据串联分压的原理,应将应将R1的阻值调大

15、些的阻值调大些,C选项正确选项正确.第18页 9.将日光灯电路中运用的启动器与灯泡将日光灯电路中运用的启动器与灯泡 电源电源 开关连在一起开关连在一起,如图如图6-6所示所示,闭合开关时闭合开关时,灯泡将灯泡将()第19页 A.不亮不亮 B.始终亮始终亮C.亮亮 灭交替灭交替 D.都可能都可能答案答案:C解析解析:启动器中有一个启动器中有一个U形的双金属片形的双金属片,与旁边的直立金属丝构与旁边的直立金属丝构成一对触点成一对触点,常温下是分别的常温下是分别的,闭合开关后闭合开关后,电源电压通过灯电源电压通过灯泡加在启动器上泡加在启动器上,启动器发出辉光启动器发出辉光,同时加热双金属片同时加热双

16、金属片,达到达到设定温度时设定温度时,双金属片膨胀而与金属丝接触双金属片膨胀而与金属丝接触,接通电路接通电路,灯泡灯泡亮亮,因接通后启动器电压为零因接通后启动器电压为零,启动器停止发光启动器停止发光,温度降低到温度降低到确定值时确定值时,触点分开触点分开,断开电路断开电路,灯泡熄灭灯泡熄灭第20页 10.电子打火机的点火原理是压电效应电子打火机的点火原理是压电效应,压电片在受压时会在压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比,现有一利用压现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器电效应制造的电梯加速度传感器,如图如图6-7所示所示.压电片安装压

17、电片安装在电梯地板下在电梯地板下,电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压片两侧形成的电压,若发觉电压表示数增大若发觉电压表示数增大,下列说法正确下列说法正确的是的是()第21页 A.电梯确定加速上升电梯确定加速上升 B.电梯确定减速下降电梯确定减速下降C.电梯加速度确定向上电梯加速度确定向上 D.电梯加速度确定向下电梯加速度确定向下答案答案:C解析解析:由题意知由题意知,电压表示数增大说明电梯地板对压电片压力电压表示数增大说明电梯地板对压电片压力增大增大,故电梯处于超重状态故电梯处于超重状态,加速度确定向上加速度确定向上,C对对,D错错.但

18、电但电梯可能加速上升也可能减速下降梯可能加速上升也可能减速下降,A错错B错错.第22页 二二 试验题试验题(本题有本题有2小题小题,共共16分分,请将答案写在题中的横线请将答案写在题中的横线上上)11.(2009蒙城高二检测蒙城高二检测)(8分分)如图如图6-8所示为自动水位报警所示为自动水位报警器的示意图器的示意图,在水位低于在水位低于B时时,电磁铁所在的限制电路部分断电磁铁所在的限制电路部分断路路,_灯亮灯亮;当水位上升到当水位上升到B时时,电磁铁所在的限制电路电磁铁所在的限制电路部分接通部分接通,_灯亮灯亮.绿绿红红第23页 解析解析:限制电路断开时限制电路断开时,继电器弹片在弹簧作用下

19、弹起继电器弹片在弹簧作用下弹起,接通接通绿灯所在回路绿灯所在回路,绿灯亮绿灯亮;限制电路接通时限制电路接通时,继电器弹片在通继电器弹片在通电螺线管磁性作用下被吸下电螺线管磁性作用下被吸下,接通红灯所在回路接通红灯所在回路,红灯亮红灯亮.第24页 12.(8分分)影响物质材料电阻率的因素很多影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电一般金属材料的电阻率随温度的上升而增大阻率随温度的上升而增大,而半导体材料的电阻率则与之相反而半导体材料的电阻率则与之相反,随温度的上升而减小随温度的上升而减小.某课题探讨小组在探讨用某种材料制某课题探讨小组在探讨用某种材料制作的用电器作的用电器Z的导电规律时的导

20、电规律时,利用如图利用如图6-9(a)所示的分压电路所示的分压电路测得其电压与电流的关系如下表所示测得其电压与电流的关系如下表所示:U/V0.400.600.801.001.201.501.60I/A0.200.450.801.251.802.813.20第25页 第26页(1)依据表中数据依据表中数据,推断用电器推断用电器Z可能属于可能属于_材料材料.(2)把用电器把用电器Z接入如图接入如图6-9(b)所示的电路中所示的电路中,闭合开关电流表闭合开关电流表的读数为的读数为1.8 A,电池的电动势为电池的电动势为3 V,内阻不计内阻不计,则电阻则电阻R的电功的电功率为率为_.半导体半导体3.2

21、4 W第27页 解析解析:(1)由表格中数据可得由表格中数据可得,电阻随电压的增大而减小电阻随电压的增大而减小,而电压而电压越大越大,用电器温度越高用电器温度越高,所以材料为半导体所以材料为半导体.(2)查表查表I=1.8 A时时,Z的电压为的电压为1.2 V,则则UR=E2-Uz=3 V-1.2 V=1.8 V,PR=IUR=3.24 W.第28页 三三 计算题计算题(本题有本题有4小题小题,共共44分分,解答应写出必要的文字说解答应写出必要的文字说明明 方程式和重要的演算步骤方程式和重要的演算步骤.只写出最终答案的不能得分只写出最终答案的不能得分,有数值计算的题有数值计算的题,答案中必需明

22、确写出数值和单位答案中必需明确写出数值和单位)第29页 13.(8分分)如图如图6-10所示为所示为“神舟七号神舟七号”飞船放射升空时火箭内飞船放射升空时火箭内测试仪平台上放置的一个压力传感器测试仪平台上放置的一个压力传感器,传感器上面压一质量为传感器上面压一质量为M的物体的物体,火箭点火后从地面对上加速升空火箭点火后从地面对上加速升空,当升到某一高度时当升到某一高度时,加速度为加速度为a=g/2,压力传感器此时显示出物体对平台的压力为压力传感器此时显示出物体对平台的压力为点火前压力的点火前压力的17/16,已知地球的半径为已知地球的半径为R,g为地面旁边的重力为地面旁边的重力加速度加速度,试

23、求此时火箭离地面的高度试求此时火箭离地面的高度.第30页 解析解析:设此时火箭升空高度为设此时火箭升空高度为H,此处重力加速度为此处重力加速度为g.则有则有F-Mg=Ma,由万有引力定律可得由万有引力定律可得:又因为又因为由由得得:第31页 14.(10分分)电热毯电热毯 电饭锅等是人们常用的电热式家用电器电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它它们一般具有加热和保温功能们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同其工作原理大致相同.图图6-11所示为某种电热式电器的简化电路图所示为某种电热式电器的简化电路图,主要元件有电阻丝主要元件有电阻丝R1 R2和自动开关和自动开关.第32页(1)当自动开

24、关当自动开关S闭合和断开时闭合和断开时,用电器分别处于什么状态用电器分别处于什么状态?(2)用电器由照明电路供电用电器由照明电路供电(U=220 V),设加热时用电器的电功设加热时用电器的电功率为率为400 W,保温时用电器的电功率为保温时用电器的电功率为40 W,则则R1和和R2分别为分别为多大多大?答案答案:(1)闭合闭合,加热状态加热状态;断开断开,保温状态保温状态(2)R1=121,R2=1089 第33页 解析解析:从电路图中看出从电路图中看出S闭合时比断开时电阻小闭合时比断开时电阻小,功率大功率大,推断推断出此时为加热状态是解答本题的关键出此时为加热状态是解答本题的关键.(1)当当

25、S闭合时闭合时,R2短路短路,此时电路总电阻最小此时电路总电阻最小,由由知功率为加热状态知功率为加热状态;当当S断开时断开时,R1 R2串联串联,电路总电阻最大电路总电阻最大,功率最小功率最小,为保温状态为保温状态.(2)S闭合时闭合时,加热状态有加热状态有Pmax=,即即第34页 S断开时断开时,保温状态有保温状态有Pmin=,即即联立联立得得R1=121,R2=1089.第35页 15.(12分分)图图6-12所示是一种家用电熨斗的电路图所示是一种家用电熨斗的电路图.R0是定值是定值电阻电阻,R是可变电阻是可变电阻(调温开关调温开关),其电阻值均不受温度影响其电阻值均不受温度影响.第36页

26、(1)该电熨斗温度最低时的功率为该电熨斗温度最低时的功率为121 W,温度最高时的功率为温度最高时的功率为484W,求求R0的阻值及的阻值及R的阻值变更范围的阻值变更范围.(2)假设电熨斗每秒钟散发的热量假设电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图温度的温差关系如图6-13所示所示,现在温度为现在温度为20的房间运用该的房间运用该熨斗来熨毛料西服熨斗来熨毛料西服,要求熨斗表面温度为要求熨斗表面温度为220,且保持不变且保持不变,问问应将应将R的阻值调为多大的阻值调为多大?第37页 答案答案:(1)R0=100 R变更的范围为变更的范围为0300 (

27、2)10 第38页 解析解析:(1)温度最低挡温度最低挡,温度最高挡温度最高挡,代入数值得代入数值得:R0=100,Rmax=300.所以变阻器阻值范围是所以变阻器阻值范围是0到到300.(2)此时电熨斗表面温度与环境温度之差此时电熨斗表面温度与环境温度之差t=220-20=200由图象知电熨斗的表面温度不变由图象知电熨斗的表面温度不变,则电熨斗的电功率则电熨斗的电功率P=440 W,由由代入数值得代入数值得R=10,即应将即应将R调至调至10.第39页 16.(14分分)用如图用如图6-14所示的装置可以测量汽车在水平路面上所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度做匀加速直

28、线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前该装置是在矩形箱子的前 后壁后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轨用两根相同的轨弹簧夹着一个质量为弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块的滑块,滑块可无摩擦滑动滑块可无摩擦滑动,两弹簧两弹簧的另一端分别压在传感器的另一端分别压在传感器A B上上,其压力大小可干脆从传感器其压力大小可干脆从传感器的液晶显示屏上读出的液晶显示屏上读出,现将该装置沿运动方向固定在汽车上现将该装置沿运动方向固定在汽车上,传感器传感器B在前在前,传感器传感器A在后在后.汽车静止时汽车静止时,传感器传感器A B的示数均的示数均为为

29、10 N(取取g=10 m/s2).第40页(1)若传感器若传感器A的示数为的示数为14 N,B的示数为的示数为6.0 N,求此时汽车的求此时汽车的加速度大小和方向加速度大小和方向.(2)当汽车以怎样的加速度运动时当汽车以怎样的加速度运动时,传感器传感器A的示数为零的示数为零?答案答案:(1)4.0 m/s2 向右向右 (2)10 m/s2 向左减速向左减速第41页 解析解析:传感器上所显示出的力的大小传感器上所显示出的力的大小,即弹簧对传感器的压力即弹簧对传感器的压力,据牛顿第三定律知据牛顿第三定律知,此即为弹簧上的弹力大小此即为弹簧上的弹力大小,亦即该弹亦即该弹簧对滑块的弹力大小簧对滑块的弹力大小.(1)如图如图6-15所示所示,依题意依题意:左侧弹簧对滑块向右的推力左侧弹簧对滑块向右的推力F1=14 N,右侧弹簧对滑块的向左的推力右侧弹簧对滑块的向左的推力F2=6.0 N,滑块所受合力滑块所受合力产生加速度产生加速度a1,依据牛顿其次定律有依据牛顿其次定律有F1-F2=ma1,得得:第42页