第六章 传感器 (时间90分钟，满分100分)一、选择题(本题共9小题，每小题7分，共63分。每小题至少有一个选项符合题意，选对但不全的得3分，有错选的得0分)1对于确定的一个霍尔元件，若保持通入的恒定电流不变，当磁感应强度增加时，霍尔电压UH应()A不变B减小C增大 D不确定 解析：由UHk可得，当磁感应强度B增加时，UH增大。答案：C2如图1甲(a)所示的电路中，光敏电阻R2加上图(b)所示的光照时，R2两端的电压变化规律是图乙中的 ()图1解析：光敏电阻随光照的增强电阻减小，电路中电流增大，电阻R1两端电压增大，R2两端电压减小，但不能减小到零。故选项B正确。答案：B3.某仪器内部的电路如图2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。当金属块处于平衡时，两根弹簧均处于原长状态，此时两灯均不亮。若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是() 图2A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，甲灯亮D当汽车刹车时，乙灯亮解析：当汽车加速前进时，金属块M向后偏离原位置，乙灯电路被接通，所以乙灯亮，A错，B对；当汽车刹车时，金属块M向前偏离原位置，甲灯电路被接通，所以甲灯亮，C对，D错。答案：BC4如图3为电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中的甲、乙、丙分别是()图3A小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡B半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡C绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻D半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃解析：正常情况下衔铁与上接线柱接触，绿灯亮，故丙为绿灯；有险情即温度过高时电铃报警，说明衔铁被拉下与下接线柱接触小电铃响，乙是小电铃，甲是半导体热敏电阻。答案：B5某中学的学生食堂新安装了磁卡就餐系统，使用不到一周，便出现了电源总开关总是无法接通的问题。经检查，电源总开关中漏电保护器切断了电源。漏电保护器电路如图4所示，变压器A处用火线与零线双股平行绕制成线圈，然后接到磁卡机上，B处有一个输出线圈，一旦线圈B中有电流经放大器放大后便推动保护器切断电源。造成漏电保护器切断电源的原因为磁卡机用电端()图4A零线与火线之间漏电B火线与地之间漏电或零线直接接地C只有火线与地之间漏电才会产生D刷卡机装得过多，造成电流过大解析：由题意知，火线和零线均绕在铁芯上，故只有火线与零线中电流大小不等时，才会引起漏电保护器切断电源，故可能是火线与地之间出现漏电，也可能是零线与地之间出现漏电。答案：B6.酒精测试仪的工作原理如图5所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器电阻r的倒数与酒精气体的浓度c成正比，R0为定值电阻。图6中关于电压表示数的倒数()与酒精气体浓度的倒数()之间关系的图像正确的是() 图5图6解析：由闭合电路欧姆定律可得电压表的示数为U，由于r的倒数与酒精气体浓度成正比，即c越大，r越小，则U示数越大，由前面式子可以得出，A项正确。答案：A7振弦型频率传感器的结构如图7所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，且夹块始终对膜片有压力。当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大。这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化。下列说法正确的是()图7A当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高B当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高C膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高D膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高解析：当铁块靠近磁铁时，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b端电势比a端电势高，选项B正确；膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，所以选项C正确。答案：BC8.如图8所示是一种测定油箱内油面高度的装置，R、R是电阻，AOB是金属杠杆，其中B端与R接触，关于这种装置的说法中正确的是()AR与AOB组合相当于一个滑动变阻器B电路中的R可以省去，这样应该更省电图8C油箱油面越高，电路的电功率越小D油量表是由电流表改装而成的解析：由题图可以看出，A、D正确，油面越高连入电路的电阻R值越小，所以电流越大，C错误；电路中的电阻R不可以省去，它起到一个调节电流保护电路元件的作用，所以B错。答案：AD9如图9所示，Rt为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V 为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是 ()图9A热敏电阻温度升高，其他条件不变B热敏电阻温度降低，其他条件不变C光照增强，其他条件不变D光照减弱，其他条件不变解析：电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于Rt减小或R1增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误。答案：BD二、非选择题(本题共3小题，共37分。解答过程应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤)10(10分)如图10所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两端P、Q应接在触头a、b之间还是c、d之间？热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间？图10解析：P、Q应该分别接到触头a、b之间，同时，M、N应该分别接在e、f之间，其工作原理是：当水温升高时热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻温度减小，阻值增大，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制。答案：见解析11(11分)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为 lx)。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(k)754028232018根据表中数据，请在图11给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。图11解析：描绘图像应注意：各点均匀分布在图线两侧，且图线应用平滑曲线，而不能成为各点的连线。图线为曲线，电阻与照度成非线性变化关系。答案：光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示：光敏电阻的阻值随光照度变化特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小。12(16分)如图12所示为检测某传感器的电路图。传感器上标有“3 V0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V。求：(1)传感器的电阻和额定电流；(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最图12大值是多少？(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 ，则该传感器就失去作用。实际检测时，将一个恒压电源加在图中a、b之间。闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压。检测记录如下：电压表示数U/V电流表示数I/A第一次1.480.16第二次0.910.22若不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b所加的电压是多少？解析：(1)R传 10 I传 A0.3 A。(2)最大电流II传0.3 A；电源电压最大值UmU传U0，U传为传感器的额定电压，U0为R0m10 时R0两端的电压，即U0I传R0m0.310 V3 V，UmU传U03 V3 V6 V。(3)设实验检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R，根据第一次实验记录数据有：UI1RU1根据第二次实验记录数据有：UI2RU2代入数据解得：R9.5 ，U3 V传感器的电阻变化为RR传R10 9.5 0.5 1 ，所以此传感器仍可使用。 答案：(1)10 0.3 A(2)6 V(3)可以使用3 V2